TP-COURS BTS-CIM (MODULE 7) :LES OSCILLATEURS jl.domec.free.fr/siteDjl_fichiers/TP-Cours_BTS_CIM/tp/TP... ·…

  • Published on
    11-Sep-2018

  • View
    212

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

  • TP-COURS BTS-CIM (MODULE 7) :LES OSCILLATEURS MCANIQUESEclipseChraute

    INTRODUCTION : Les consignes propres tout TP concernant la scurit et les mthodes de Travail, seront copies/Colles en pages de garde du compte rendu , lues, appliques et signes. Ces consignes peuvent tre trouves, entre autres sur le serveur pdagogique dans le Rpertoire Ressources de la classe la rubrique Physique Applique .

    Il convient de se faire un document TP modle qui aura ces consignes en introduction .

    PhysiqueAppliqueLyceduPaysdesouleTP 20/03/11TPcoursOscillMeca.odtDjlPage:1/8

  • TP-COURS BTS-CIM (MODULE 7) :LES OSCILLATEURS MCANIQUESEclipseChraute

    1. PENDULE PESANT OU PENDULE SIMPLE:SIMULATION http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/Meca/Oscillateurs/pend_pesant.html

    ETUDE FAIRE :1.1.Augmenter la masse m de 0,1 0,5 kg par pas de 0,2 kg. Noter dans un tableau la variation

    correspondante de la priode To, de l'NERGIE POTENTIELLE maximale EpMAX , de l'NERGIE CINTIQUE maximale EcMAX et de l'AMPLITUDE MAXIMALE AMAX . Mo est le point de lch vitesse nulle . Faire de mme avec l (cm) et Mo .

    Grandeurs/Paramtres To(s) EpMAX(J) EcMAX(J) AMAX

    m (kg) 0,10,3

    0,5

    l (cm)

    Mo HAUT

    BAS

    1.2.Qu'en est il de la somme de Ec(t) et Ep(t) chaque instant ?

    PhysiqueAppliqueLyceduPaysdesouleTP 20/03/11TPcoursOscillMeca.odtDjlPage:2/8

    http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/Meca/Oscillateurs/pend_pesant.html

  • TP-COURS BTS-CIM (MODULE 7) :LES OSCILLATEURS MCANIQUESEclipseChraute

    LE HAUT PARLEUR LECTRODYNAMIQUE EST UN SYSTME OSCILLANT MASSE RESSORT

    1. LE SYSTME OSCILLANT MASSE RESSORT AMORTI : http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/Meca/Oscillateurs/Oscillat3.html

    ETUDE FAIRE :

    Si m augmente, que se passe-t-il ? Si k augmente, que se passe-t-il ?

    Si l'amortissement augmente, que se passe-t-il ?

    SHMA DE PRINCIPE D'UN HP http://www.brouchier.com/livre/node23.html

    MODLE LECTROMCANIQUE D'UN HAUT PARLEUR:

    PhysiqueAppliqueLyceduPaysdesouleTP 20/03/11TPcoursOscillMeca.odtDjlPage:3/8

  • TP-COURS BTS-CIM (MODULE 7) :LES OSCILLATEURS MCANIQUESEclipseChraute

    LE HAUT PARLEUR LECTRODYNAMIQUE EST UN SYSTME OSCILLANT MASSE-RESSORT Le haut parleur (HP) est tap vers le bas sur la table et la tension induite dans sa bobine est visualise par

    un oscilloscope (signal en voie YA de grande amplitude). Relev d'un groupe d'lves de terminale.

    Le signal faible en YB est issue du micro amplifi qui enregistre le choc Distance:D micro-HP= 3,85 m ; Quadriple Amplificateur de tension Non inverseur (Av = 101).

    1. La tension induite renseigne sur l'amplitude et la frquence des oscillations de la membrane solidaire de la bobine: Mesurer la PSEUDO PRIODE Tp d'oscillation du HP .

    2. Mesurer le TEMPS D'AMORTISSEMENT 5% : Ta .

    3. En considrant cet amortissement faible, donner la PULSATION LIBRE NON AMORTIE 0 .

    4. On estime La masse m de l'ensemble bobine suspendue par spider et membrane 5g .En dduire la RAIDEUR K de la MEMBRANE+ SPIDER faisant office de RESSORT .

    5. L'amortissement est caus par quel fluide, qui dissipe de l'nergie par frottement, et le transforme en son, grce la membrane ? Y-a-t-il d'autres pertes que mcanique ?

    6. On donne l'quation dcrivant l'oscillation d'un systme masse ressort amortissement fluide:

    avec

    En remarquant qu' chaque maximum de la sinusoide amortie, cos . t=1 ,

    on obtient ln x t=ln A . t donc = ln Aln x tt =

    ln x1x2 t2t1

    ;

    On prendra A=x tMAX=x1, tMAX=0=t1maximum 1 et t=tMAX2=t2 au Maximum 2=x2

    MESURER LE COEFFICIENT D'AMORTISSEMENT .

    PhysiqueAppliqueLyceduPaysdesouleTP 20/03/11TPcoursOscillMeca.odtDjlPage:4/8

  • TP-COURS BTS-CIM (MODULE 7) :LES OSCILLATEURS MCANIQUESEclipseChraute

    SIMULATION SCILAB DE L'OSCILLATEUR LASTIQUE AMORTI, MODLISANT LE HAUT PARLEUR.(Attention, on relve une tension induite aux bornes du HP et non un dplacement x(m))

    Utilisation de Scicos (commande xcos) Fichier: OscilElastAmortiModelHP.xcos ou OscilElastAmortiModelHP.cosRglages des paramtres des blocs:

    Signal Builder

    Fonction de transfert :(num(s) / den(s))

    Mscope:

    Horloge donnant la priode de calcul ou pas d'chantillonnage:

    Mettre les titres sur les graphiques tracs par le module de simulation par blocs de SCILAB, xcos:

    Une fois le graphique trac, on tape en console les instructions , comme si on tait dans l'diteur de commandes scipad:

    -->subplot(211); //on slectionne le graphique en position 1(haut) de la fentre 2 lignes, 1 colonne. -->xtitle('Modlisation du Haut Parleur comme Oscillateur lastique amorti x(0)=1.5, Alpha=66, wo=400' , 't(s)','x(m)'); -->xgrid;//pour mettre la grille sur les graduations.-->subplot(212);-->xtitle('Gnration impulsion modlisant allongement initial puis le lch du ressort ' , 't(s)','Allongement impos x(m)');//Attention, l'apostrophe ne doit pas tre utilis dans le texte, car elle sert de sparateur pour scilab;-->xgrid;

    PhysiqueAppliqueLyceduPaysdesouleTP 20/03/11TPcoursOscillMeca.odtDjlPage:5/8

  • TP-COURS BTS-CIM (MODULE 7) :LES OSCILLATEURS MCANIQUESEclipseChraute

    SIMULATION SCILAB DE L'OSCILLATEUR LASTIQUE AMORTI

    Etablissement de l'quation diffrentielle dcrivant le systme avec les conditions initiales:

    PFD: FRfPR=m . ; PR=0

    k.xk f .d xdt

    = m.d xdt

    Il n'y a qu'une seule composante suivant x:

    d xdt

    k fm

    .d xdt

    km

    . x = 0 soit avec

    km

    =02 ; 0 pulsationd 'oscillation libre .

    k fm

    = 2. ; coefficientd 'amortissement.

    On obtient:

    d xdt

    2. .d xdt

    O . x = 0 1

    La transforme de Laplace de l'quation diffrentielle (1), donne une relation algbrique en X(p):

    p X pp.x 0 x '0 2.[p.X px 0 ] 0 . X p = 0

    avec x 0 =A et x ' 0 =0 lchsansvitesse.On en dduit la fonction de transfert du systme :

    X p=p2.A

    p2. . p0

    RAPPEL SUR LA TRANSFORME DE LAPLACE Drivation:

    PhysiqueAppliqueLyceduPaysdesouleTP 20/03/11TPcoursOscillMeca.odtDjlPage:6/8

  • TP-COURS BTS-CIM (MODULE 7) :LES OSCILLATEURS MCANIQUESEclipseChraute

    EXPLOITATION:1. Comparer, dans un tableau les rsultats simuls, expriments et thoriques .

    Grandeurs/ Mthode de relev

    SIMULS EXPRIMENTAUX THORIQUES

    To(s)

    MAXTp(s)

    Ta (5%)

    2. Pourquoi n'y a-t-il pas d'amortissement dans les simulations et tudes thoriques ? Qu'est-ce qui a t nglig dans la modlisation ?

    PhysiqueAppliqueLyceduPaysdesouleTP 20/03/11TPcoursOscillMeca.odtDjlPage:7/8

  • TP-COURS BTS-CIM (MODULE 7) :LES OSCILLATEURS MCANIQUESEclipseChraute

    LIENS

    SITE D'ANIMATIONS FLASH ET JAVA DE PHYSIQUE :

    http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/index.html

    BTS2:

    Faire TP HP oscillat mca/scilab

    http://www.cnrs.fr/cnrs-images/physiqueaulycee/xomecani.html

    Anim Flash:Oscillateurs amortis(Suspension automobile..., voir cours automatique...)

    *(Animations flash et java compltes)

    http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/Meca/Oscillateurs/Index_Oscillat.html

    (Animations flash et java compltes)

    http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/Meca/Oscillateurs/ressort_rsf.html

    La figure J donne un page html en animation Java.

    http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/blanquet/synophys/122osci1/122osci1.htm

    http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/Meca/Oscillateurs/Oscillat3.html

    eXERCICES AVEC RPONSES:

    http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/blanquet/synophys/122osci1/122osci1.htm#C

    *Oscillations masse/ressort amortie et entretenue:

    http://e.m.c.2.free.fr/oscill-amorti-entretenu.htm(Rsol qua diff et meth Fresnel)

    **QCM oscillateurs mca:

    http://www.chimix.com/qcm/qcm805.htm

    PhysiqueAppliqueLyceduPaysdesouleTP 20/03/11TPcoursOscillMeca.odtDjlPage:8/8

Recommended

View more >