Les systèmes oscillants

 

Il y a environ 10 000 ans, dans les sociétés primitives, apparaissent les premiers instruments de musique. Ils sont d'abord très rudimentaires : flûte simple, corde vibrante ou morceaux de bois frappés l'un contre l'autre.

Progressivement les instruments se perfectionnent et se diversifient comme en témoigne le catalogue de plus de 9000 instruments du musée de quai Branly

 

Outre leurs aspects culturels et artistiques indéniables, le physicien s'intéresse à ces instruments comme sources d'un phénomène vibratoire. Il y a là une corde, une lamelle, une peau ou une colonne d'air qui vibre et provoque l'apparition d'un son qui peut être amplifié par une caisse de résonance.

 

En cours de physique on étudie également les oscillations d'un pendule simple ou d'un ressort auquel est accroché une masse. Ce sont ces vibrations simples qui ont conduit à la fabrication des horloges à pendule et des montres à ressort, lesquelles sont maintenant remplacées par les montres à quartz où le temps est mesuré à partir des vibrations d'un cristal de quartz.

 

Ceci nous montre quelques oscillateurs créés par l'être humain. Mais nous pouvons observer dans la nature une quantité de systèmes soumis à des oscillations plus ou moins régulières. Sans chercher à en faire une liste exhaustive, ni à les ranger dans des classes d'oscillateurs, je voudrais par quelques exemples, montrer la diversité des domaines dans lesquels apparaissent des systèmes oscillant naturellement.

 

• Les marées provoquées par l'attraction des astres (principalement la Lune)

 

• Les tourbillons (oscillation de sillage) dus à l'écoulement des fluides derrière un obstacle

 

• Les vibrations des cordes vocales, ou des cellules cilliées de l'oreille interne

 

• Les battements du coeur

 

• Certains geysers sont périodiques comme le geyser Old Faithful dans le Yellowstone National Park qui projette dans l'air des masses d'eau chaudes toute les heures environ. Ces projections sont produites par l'élévation de température de l'eau souterraine causée par la proximité d'un réservoir magmatique.

 

• Les systèmes prédateur-proie : exemple oscillations entre des populations d'animaux dont les uns se nourrissent des autres.

 

• Les réactions oscillantes comme la réaction de Belousov-Zhabotinsky : exemple d'oscillations chimiques !

 

31 Août 2006

M.Zagala