Adloun

mécanique (MPSI) · Chapitre 4 · Application directe du cours

La balançoire qu'on pousse au bon moment

Oscillateurs mécaniques · niveau 2

Énoncé

Un enfant sur une balançoire (cordes de longueur ) oscille comme un pendule simple. Un parent veut amplifier le mouvement sans forcer : en poussant légèrement à chaque passage, l'amplitude croît énormément. C'est la résonance.

  • Calculer la période propre et la fréquence propre ().
  • À quelle fréquence le parent doit-il pousser pour amplifier au maximum ? Pourquoi pousser « au bon moment » est-il essentiel ?
  • Expliquer énergétiquement le « pompage ».
  • Si le parent poussait à , que se passerait-il en moyenne sur l'énergie ?

Corrigé de la question 1

1. , d'où .

Question 2 : comment l'IA t'aide

2. À quelle fréquence le parent doit-il pousser pour amplifier au maximum ? Pourquoi pousser « au bon moment » est-il essentiel ?

Élève

Il faut pousser à , c'est la résonance. Pour « au bon moment », je pensais pousser quand la balançoire est tout en haut, immobile : c'est là que la poussée est la plus facile à donner, non ?

IA

Ce qui fait croître l'amplitude, c'est l'énergie fournie à chaque poussée. Quelle grandeur mesure l'énergie qu'une force transmet au mouvement par unité de temps, et que vaut-elle là où la vitesse est nulle ?

Élève

C'est la puissance . Au point haut elle est nulle : une poussée exactement à cet instant ne fournirait presque rien.

IA

Oui. Pendant la durée de la poussée, quel signe doit avoir cette puissance pour que l'énergie augmente, et à quelle phase du va-et-vient cela correspond-il pour le parent placé derrière ?

L'IA ne donne pas la réponse : elle pose la question qui fait avancer. À toi de continuer.

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Reprends la question 2 là où le dialogue s'arrête, puis la suite de l'exercice.

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