mathématiques (MP/MPI) · Chapitre 10 · Application directe du cours
L'oscillateur amorti
Équations différentielles linéaires · Niveau ★★★ — approfondissement · niveau 3 (difficile)
Énoncé
Discuter, selon , le comportement des solutions de et montrer que pour toutes les solutions tendent vers .
Corrigé
Équation caractéristique , discriminant réduit . Régime sous-amorti () : racines , solutions : oscillations dans une enveloppe exponentielle décroissante. Régime critique () : racine double , solutions — retour le plus rapide sans oscillation. Régime sur-amorti () : deux racines réelles , toutes deux (leur produit vaut , leur somme ). Dans les trois cas, les racines sont de partie réelle strictement négative : polynôme , donc toutes les solutions tendent vers — l'énergie se dissipe. Pour : centre, oscillations perpétuelles . (Le système compagnon a pour spectre les racines caractéristiques : la discussion est exactement la lecture du signe des parties réelles — et les trois régimes sont ceux de l'amortisseur de voiture.)