REVIZ.fr – Les mouvements périodiques

Niveau : seconde
Matière : physique (le mouvement et le temps)

La période est l’intervalle de temps séparant 2 évènements identiques. On la note T.
ex : le pendule ci-dessous a une période de 2 secondes.

Fréquence

La fréquence est le nombre d’évènements identiques par seconde. On la note f et son unité est le Hertz (Hz).

f = avec f en Hz et T en s

La fréquence du pendule ci-dessus est donc f = 0,5 Hz.

Vitesse de rotation lors d’un mouvement circulaire uniforme

La vitesse de rotation n d’un mouvement circulaire uniforme est :

n = nombre de tours / temps mis pour les effectuer

Elle s’exprime en tours par seconde (tr.s-1). La valeur de la vitesse de rotation correspond à une fréquence de rotation.

ex : le disque ci-dessous effectue un tour autour de son axe par seconde

La pastille jaune « collée » sur le disque permet de visualiser le mouvement.

Un stroboscope est un appareil qui émet des éclairs très brefs à intervalles de temps réguliers. La fréquence des éclairs est réglable.

Applications

Ce dispositif permet de mesurer des mouvements périodiques.
Par exemple, voici 4 disques qui tournent exactement à la même vitesse (1 tour par seconde). Selon la fréquence des éclairs, on ne perçoit pas la même chose.

Attention, ne pas regarder cette animation trop longtemps !

Le premier disque sert de témoin. Il est toujours visible.
Le second disque parcourt très exactement un tour entre chaque éclair ; on a l’impression qu’il ne tourne pas car la fréquence des éclairs est identique à sa propre fréquence de rotation. Le troisième disque a le temps de parcourir un demi tour entre chaque éclair. Le dernier disque parcourt un quart de tour entre chaque éclair.

L’oeil n’arrive pas à distinguer 2 images successives si elles sont séparées par moins d’un dixième de seconde. C’est ce que l’on appelle le phénomène de persistance rétinienne.
L’oeil humain peut suivre uniquement des phénomènes périodiques dont la période est inférieure à 10 Hz. Au delà, le mouvement est trop rapide et les deux phénomènes se « mélangent ».

Une application géniale : le cinéma

Une caméra de cinéma enregistre 24 images par secondes. Lors de la projection d’un film, c’est la succession rapide de ces images qui crée l’illusion d’un mouvement continu. En effet, si 24 images sont projetées en une seconde, cela donne un intervalle d’environ 0,04 seconde entre chaque image : la persistance rétinienne de l’oeil fait que nous n’arrivons par à séparer des images qui se succèdent si rapidement. Remarque : pour donner l’illusion d’un ralenti, les réalisateurs de cinéma utilisent des caméras qui filment plus de 24 images par secondes. Ensuite, en projetant la pellicule à vitesse normale (24 images par secondes), on obtient un mouvement au ralenti. C’est notamment ce principe qui a été utilisé dans le film Matrix.

L’effet inverse (accéléré) est obtenu en filmant avec moins de 24 images par secondes.

La télévision

A la télévision, 25 images se succèdent chaque seconde.
Chaque image est crée ligne par ligne par un faisceau d’électron. Chacune de ces lignes est constitués de points (les pixels). Pour un télévision couleur, il faut 3 balayages : un pour les pixels bleus, un pour les rouges et un pour les verts. La combinaison de ces 3 couleurs permet de recréer toutes les autres couleurs.

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