Pendule à résonance couplé
Tirez profit de la résonance.
En tirant profit de la résonance, vous pouvez faire balancer deux pendules dans des cycles identiques.
- Ruban adhésif
- Une paille
- Ciseaux
- Quatre pièces de monnaie
- Deux trombones
- Ficelle fine
- Deux crayons
- À l’aide de ruban adhésif, fixez les deux crayons sur le bord d’une table.
- Coupez deux bouts de ficelles de longueur égale (environ 8 à 12 pouces [20 à 30 cm] convient bien) et fixez un trombone à chacune des extrémités.
- Fixez l’autre extrémité de chaque bout de ficelle à l’extrémité d’un crayon et ajustez les nœuds afin d’obtenir deux pendules de longueur égale.
- Attachez deux pièces de monnaie à chaque trombone.
- À l’aide des ciseaux, raccourcissez la paille pour obtenir une longueur de 6 pouces (15 cm), découpez de petites fentes sur les côtés de la paille et utilisez la paille pour relier les deux pendules.
Tirez un pendule vers vous à une courte distance et laissez-le aller.
Vous remarquez que, après quelques oscillations, le second pendule commencera à osciller ou à faire un mouvement de va-et-vient à la même fréquence que le premier pendule.
À chaque oscillation, le second pendule augmentera son amplitude ou la hauteur de son oscillation. Finalement, les pendules oscilleront à l’unisson, le second pendule oscillera en résonance avec le premier.
Chaque pendule a un cycle de vibration naturel qui dépend uniquement de sa longueur. Par exemple, un poids attaché à une extrémité d’une ficelle de 10 pouces (25 cm) prendra environ une seconde pour effectuer un mouvement complet de va-et-vient.
Les deux pendules dans cette activité ont la même fréquence naturelle parce que leur longueur est égale.
Quand vous commencez à faire osciller le premier pendule, la paille attachée fait un mouvement de va-et-vient à la même fréquence. À chaque fois que le premier pendule accomplit un cycle d’oscillation, la paille qui se tord pousse légèrement le second pendule, de la même façon qu’un parent pousse un enfant sur une balançoire.
Puisque la paille pousse au même rythme que la fréquence naturelle du second pendule, le poids oscille progressivement toujours plus haut à chaque petite poussée.
Imaginez que vous êtes arrêté à un feu rouge et qu’un panneau de la porte de votre voiture mal fixé commence à vibrer et à faire du bruit. Qu’est-ce qui pourrait le faire vibrer activement alors que la voiture est à l’arrêt ?
De même que les poids qui oscillent sur un pendule, le panneau de votre porte de voiture a une fréquence de vibration naturelle. Dans ce cas, les pistons, qui montent et descendent dans votre moteur tournant au ralenti, correspondent à la fréquence de résonance de votre panneau de porte.
Le métal qui se trouve entre le moteur et la porte de la voiture, comme la paille dans cette activité avec le pendule, transmet les poussées et les tractions qui font finalement trembler fortement le panneau mal fixé. Tout mouvement minime du corps de la voiture fera vibrer toujours plus intensément le panneau de la porte mal fixé jusqu’à ce que l’amplitude des vibrations soit assez grande pour attirer votre attention.
