Balançoire et résonance : pousse au bon moment

Un jeu éducatif de simulation. Prédis quand pousser une balançoire, à quelle vitesse elle va, quelle énergie un ressort stocke ou quelles bosses font rebondir une voiture, puis regarde l'énergie aller et venir.

Mouvement harmonique simpleRésonance

BALANÇOIRE ET RÉSONANCE

Quand pousser

Prêt
Active JavaScript pour lancer la balançoire. Les consignes et l'exemple résolu restent lisibles.
MouvementÉnergie stockéeTa prédictionPoussées et bosses
OscillationT = 2π·√(L ÷ g)

Temps

0.00 s

t

Période propre

— s

T₀

Vitesse

— m/s

v

Énergie de mouvement

— J

½·m·v²

Énergie stockée

— J

m·g·h · ½·k·x²

Prédis avant de démarrer

Tape ta prédiction pour tout préparer. Démarrer reste désactivé tant qu'il n'y a pas de réponse.

Prédis l'énergie et le rythme.

Score de mission—

Chaque réponse doit être juste à 2 % près : chacune rapporte 100 points. Réussir au premier essai ajoute 50. Un essai compte dès qu'il commence.

✓ Bonne réponse① Du premier coup

Comment jouer à Balançoire et résonance

  1. Choisis un essai et lis sur la carte les longueurs, les ressorts, les masses et les vitesses.
  2. Sans frottement, l'énergie se conserve : elle passe du mouvement, ½·m·v², à l'énergie stockée, m·g·h ou ½·k·x², et revient.
  3. Les poussées ne créent un grand mouvement que si elles arrivent une fois par période propre : c'est la résonance. Tape ta prédiction et appuie sur Démarrer.
  4. Regarde les barres s'échanger l'énergie, ou le graphique grandir quand les poussées sont en rythme.

Pourquoi de petites poussées donnent-elles une grande oscillation ?

Un oscillateur échange sans cesse de l'énergie. Une balançoire lâchée d'une certaine hauteur transforme m·g·h en mouvement en descendant, ½·m·v² au point le plus bas, puis remonte à la même hauteur ; un bloc sur un ressort transforme ½·k·x² en mouvement et inversement. Sans frottement, le total ne change jamais : la vitesse en bas vaut √(2·g·h), et un ressort écarté de A stocke ½·k·A², partagé à égalité entre mouvement et ressort en x = A ÷ √2, et non en A ÷ 2. Chaque oscillateur a aussi sa propre période T₀. Pousse-le une fois par période, toujours quand il revient, et chaque poussée s'ajoute à la précédente : le mouvement grandit sans cesse. Pousse à un autre rythme et les poussées tantôt aident, tantôt freinent, si bien que presque rien ne s'accumule. C'est la résonance. Elle permet à un enfant de monter très haut sur une balançoire avec de petites poussées, fait rebondir une voiture sur une route aux bosses régulières à une vitesse précise, et c'est pourquoi les soldats rompent le pas en traversant un pont.

Un modèle d'apprentissage ciblé

Il n'y a ni frottement ni résistance de l'air : l'énergie passe seulement du mouvement au stockage. La balançoire est suspendue à des cordes de 2,45 m, porte un enfant de 25 kg et oscille avec de petits angles ; le bloc a une masse de 2 kg. Chaque poussée ou bosse est un coup bref qui ajoute la même vitesse : cinq, à l'intervalle que tu donnes, en 16 s au plus. Le mouvement qu'elles produisent est additionné exactement, et l'essai se termine une période propre après la dernière. Poussées et bosses sont montrées en vitesse triple ; les autres essais se jouent en temps réel, pendant une oscillation complète ou 2 s. La balançoire est à l'échelle ; le ressort et la voiture ne le sont pas. Une réponse à 2 % près est juste. g = 9,8 m/s².

Changer de langue conserve ton essai, ta prédiction, tes tentatives et le déroulement.