Cette expérience de physique amusante est facile à réaliser par de jeunes enfants ; elle est par contre difficile à interpréter…
Matériel :
- du fil solide (du fil de cuisine par exemple)
- deux objets un peu lourds identiques (boulons, grosse vis, grosses clés..)
Expérience :
Dispositif expérimental
Attache les deux objets identiques à deux fils de longueur identiques (de l’ordre de 50 cm).
Suspend un fil entre deux chaises puis attache les deux fils précédents sur le fil suspendu. Les deux noeuds d’attache doivent être séparés de quelques centimètres.
Ecarte un des deux pendules en gardant le fil tendu. Observe le mouvement des deux pendules.
Pour différentier les deux pendules, nous avons ici mis une petite étiquette blanche sur une des deux clés.
Instant initial : on lâche la clé sans étiquette puis celle-ci se balance.
Un peu plus tard : la clé sans étiquette est quasiment au repos,
celle avec l’étiquette blanche se balance fortement.
Un peu plus tard : la clé avec étiquette est quasiment au repos,
celle sans l’étiquette blanche se balance fortement.
Un peu plus tard : la clé sans étiquette est quasiment au repos,
celle avec l’étiquette blanche se balance fortement.
Que se passe-t-il ?
L’interprétation théorique de cette expérience est assez délicate et ne peut pas être abordée par de jeunes enfants.
Néanmoins, pour ceux qui veulent s’accrocher…..
On observe pour chaque pendule un mouvement appelé par les physiciens battements. Si on trace en effet l’angle que décrit chaque pendule au cours du temps, on verrait une courbe sinusoïdale dont l’amplitude varie elle même sinusoïdalement…Oui, c’est un peu compliqué…On obtient ce type de courbe en électricité lorsque l’on additionne deux courbes sinusoïdales de même amplitude et de fréquences très voisines…
Pour avoir ce phénomène de battements, il faut que les deux pendules soient identiques et que le couplage entre les deux pendules réalisé à l’aide du fil qui les associé soit faible…..En effet, dans un cas général, le mouvement d’un pendule couplé est la somme deux réponses sinusoïdales dont les fréquences sont les fréquences propres du système. Dans le cas où les deux pendules sont identiques et couplés faiblement, ces deux fréquences propres ont des valeurs très voisines….d’où le phénomène de battements…
On peut également réaliser des battement sonores, en additionnant deux ondes sonores sinusoïdales de fréquences très voisines : en faisant vibrer deux diapasons quasi-identiques.
Ce phénomène de battements peut également se retrouver en électricité, en optique…