05/06/18 M et P 0 0
Résonance de ponts
Réalisation Margaux Khalil (École Estienne), Julien Bobroff et Frédéric Bouquet (Laboratoire de Physique des solides, Université Paris-Sud et CNRS). Toutes les informations et les autres projets sur opentp.fr
Niveau : Moyen
3 jours
L'objet de ce tuto. est de faire entrer en résonance des maquettes de ponts et d'étudier leurs différences
Principe physique
La résonance est le fait qu’un système se mette à osciller lorsqu’il est soumis à des impulsions régulières à une fréquence donnée. Lorsque les impulsions s’approchent de la fréquence de résonance du système, les oscillations de celui-ci deviennent de plus en plus importantes et peuvent provoquer la rupture de l’un de ses composants.
Parfois, ce phénomène de résonance intervient spontanément et peut entraîner des catastrophes : on répertorie notamment plusieurs exemples de ponts s’étant effondrés à cause de rafales de vent ou de la marche au pas de soldats.
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Capteur à effet Hall
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Tige, plaque metalliques
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Bricolage général
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Fils
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Ciseaux
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Fils électriques
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Ficelle
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Fer à souder
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Carton
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Aimants
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Lock-In Amplifier
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vibreur
Matériel
Un ordinateur est nécessaire pour traiter les données.
Construction du pont
Pour construire un pont, il faut dans un premier temps décider du matériau constituant le tablier ,ici du carton. On perce le tablier aux endroits où les piliers seront fixés.
On utilise comme piliers des tiges métalliques pour fixer le tablier. Il faut alors déterminer comment les fixer en fonction des dimensions du pont. On fixe le tablier aux tiges métalliques à l’aide de boulons.
Pour un pont suspendu, on utilise également de la corde et de la ficelle pour suspendre le pont. On peut s’inspirer de divers modèles sur internet.
Comment faire résonner un pont et détecter sa résonance?
Mettre le pont en résonance et détecter les fréquences de résonance
On utilise un appareil de détection synchrone (Lock-in Amplifier):
-cet appareil envoie un signal sinusoïdal a un vibreur. Le pont résonne au contact de ce vibreur.
-on fixe un aimant sous le pont. Le capteur à effet Hall fixé proche de l’aimant grâce à une potence capte les variations du champ magnétique et le Lock-in affiche la valeur en amplitude de ce champ.
On peut alors relever l’amplitude en fonction de la fréquence envoyée. A l’ aide d’un logiciel d’ analyse de données scientifiques (ex : Igor), on peut alors trouver la fréquence de résonance et les harmoniques du pont!
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