Calculatrice d'Oscillateur Amorti (Masse–Ressort–Amortisseur)
Taux d'amortissement, fréquences propre et amortie et position à tout instant d'une masse sur un ressort avec amortisseur, avec le mouvement tracé dans le temps.
Résultats
La ligne en pointillé marque la valeur que vous avez saisie.
Ce que fait cet outil
Ressorts, suspensions, cordes de guitare et immeubles qui oscillent suivent tous cette même équation de masse, de raideur et d'amortissement. Le taux d'amortissement ζ décide du caractère : sous 1, le système vibre avec une sinusoïde qui s'éteint ; à exactement 1, il revient le plus vite possible sans dépasser ; au-dessus de 1, il revient lentement. Les ferme-portes visent près de 1, et beaucoup d'instruments de mesure tournent autour de 0,7, valeur qui se stabilise le plus vite à quelques pour cent près. Le mouvement montré part du déplacement indiqué, lâché sans vitesse.
Formule
m x″ + c x′ + k x = 0 · ωₙ = √(k ÷ m) · ζ = c ÷ (2√(k m)) · ω_d = ωₙ √(1 − ζ²)
Variables
| Symbole | Signification | Unité |
|---|---|---|
m | Masse | kg |
k | Constante de raideur | N/m |
c | Coefficient d'amortissement c | N·s/m |
x0 | Déplacement initial (lâché sans vitesse) | mm |
t | Temps | s |
ZT | Taux d'amortissement ζ | — |
RG | Comportement | — |
FN | Fréquence propre | Hz |
FD | Fréquence amortie | Hz |
X | Position à cet instant | mm |
AK | Amplitude restante après chaque cycle | % |
CC | Coefficient d'amortissement critique | N·s/m |
Exemple résolu
- Masse1 kg
- Constante de raideur100 N/m
- Coefficient d'amortissement c2 N·s/m
- Déplacement initial (lâché sans vitesse)50 mm
- Temps0,5 s
- Taux d'amortissement ζ0,1000
- ComportementSous-amorti — oscille en se stabilisant
- Fréquence propre1,59155 Hz
- Fréquence amortie1,58357 Hz
- Position à cet instant4,92753 mm
- Amplitude restante après chaque cycle53,18 %
- Coefficient d'amortissement critique20 N·s/m
Limites
- La formule suppose des conditions idéales : pas de frottement, pas de résistance de l'air et pas de pertes de rendement sauf si vous les saisissez.
- Le mélange d'unités est la source d'erreur la plus fréquente. Convertissez chaque valeur dans l'unité indiquée près du champ avant de calculer.