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En physique, la résonance est l'augmentation de l'énergie oscillante d'un système quand la fréquence de l'excitation est proche de la fréquence normale du système de la vibration (sa fréquence de résonance).
Les exemples sont les résonances acoustiques des instruments musicaux, la résonance des marées, la résonance orbitale ( certaines des lunes jupitériennes), la résonance de la membrane basilaire dans le phénomène d'audition, et la résonance dans des circuits électroniques.
Un objet résonnant, mécanique, acoustique, ou électromagnétique, possède en général plus d'une fréquence de résonance (en particulier les harmoniques de la résonance la plus forte). En pratique la fréquence principale de résonance est proche et légèrement supérieure à sa fréquence propre.
[] Théorie
Pour un système possédant une fréquence de résonnance a, l'intensité des oscillations I quand le système est soumis à une oscillation ? est donnée par l'équation :
- <math>I(\omega) \propto \frac}{(\omega - \Omega)^2 + \left( \frac \right)^2 }</math>.
Ce qui fait que l'amplitude A vaut :
- <math>A = \sqrt</math>
C'est une fonction de Lorentz, que l'on retrouve dans de nombreuses applications physiques relatives aux oscillations. ? est un paramètre dépendant de l'oscillateur harmonique, le "damping" ou largeur de bande.
Plus la fréquence de ? est proche de celle de ?, plus l'intensité des oscillations est grande. Ainsi, par exemple, une cantatrice capable d'émettre un son (vibration sonore) à la fréquence adaptée peut briser un verre de cristal.
[] Utilisations de la résonance
[] Les instruments de musique
Voir l'article plus complet : instrument de musique;
[] Les récepteurs radio
Chaque station émet une onde électromagnétique avec une fréquence bien déterminée. Le circuit RLC est mis en vibration forcée par l'intermédiaire de l'antenne qui capte toutes les ondes électromagnétiques émies par toutes les stations.
Pour écouter une seule station, on doit accorder la fréquence propre du circuit RLC avec la fréquence de l'émetteur en faisant varier la valeur de la capacité d'un condensateur variable ( opération effectuée en agissant sur le bouton de recherche des stations)
[] L'imagerie par résonance magnétique
En 1946, les deux américains Félix Bloch et Edwards Mills Purcell découvrent le phénomène de Résonance Magnétique Nucléaire également appelée RMN (ce qui leur valut un prix Nobel de Physique). En plaçant un objet ou un tissu organique quelconque dans un champ magnétique, on peut connaître grâce à un signal qu?émet cet objet, sa constitution.
En 1971, Raymond Damalian se rend compte que le signal émit par un tissu organique cancéreux est différent de celui qu?émet un tissu sain du même organe. Cette découverte entraînera plus tard la RMN vers des applications dans la médecine.
Deux ans plus tard, Paul Lauterbur traduit le signal en images à deux dimensions. Apparaît alors l?Imagerie par Résonance Magnétique proprement dite, créée à partir de séquences pondérées T1 et T2 émettant respectivement un signal noir ou blanc.
L?IRM subira encore quelques évolutions : le britannqiue Peter Mansfiels applique la RMN des objets à structures interne complexe. Il deviendra grâce à ses expériences poussées, l?un des pionniers de l?Imagerie par Résonance Magnétique dans des applications médicales. Par la suite, en 1971, Richard Ernst sera primé pour son travail « Spectroscopie à haute résolution par l?IRM » suivi du suisse Kurt Wilthrich en 2002 pour sa présentation « Imagerie en 3D des macromolécules en solution ».
L?IRM telle qu?on la connaît aujourd?hui après 60 ans d?histoire n?a pas fini son évolution et de nombreux progrès viendront encore.
C?est grâce à un physique complexe et développée que l?IRM a su apporter aux sciences (en particulier en médecine) un nouveau moyen de progresser.
Voici le fonctionnement simplifié de l'IRM :
L'IRM utilise la résonance des protons d'un organisme pour fabriquer des images. Le corps humain est composé d'une grande quantité d'eau (donc de protons). Placé dans un intense champs magnétique, on excite les protons avec une émission electromagnétique (radio fréquence) jusqu'à les mettre en résonance. On mesure ensuite les énergies rendues par les protons lors de l'arrêt de l'excitation avec une antenne. Un puissant ordinateur interprête les informations reçus et donne une image.
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[] Inconvénients de la résonance
- Les automobilistes sont souvent irrités par les bruits parasites qui apparaissent à une certaine vitesse du véhicule ou de rotation du moteur. Certaines pièces mal amorties du moteur, ou de la carrosserie, entrent en résonance et émettent des vibrations sonores. L'automobile elle-même, avec son système de suspension, constitue un oscillateur heureusement muni d'amortisseurs efficaces qui évitent que le véhicule n'entre en résonance aiguë.
- La houle provoque le roulis des navires. Ceux-ci sont construits de telle sorte que leur période propre vis-à-vis des oscillations dues au roulis soit nettement supérieure à la période moyenne de la houle : l'amplitude des oscillations forcées est alors faible quelle qu'en soit la fréquence.
- Un pont suspendu, dont le tablier est maintenu par des câbles, peut effectuer des oscillations verticales, transversales ou de torsions. À chacun de ces types d'oscillations, correspond une période propre. En 1850, une troupe traversant au pas cadencé le pont de la Basse-Chaîne, pont suspendu sur la Maine à Angers, provoqua la rupture du pont par résonance et la mort de 226 soldats. Depuis, le réglement militaire interdit de marcher au pas sur un pont.
En 1940, des bourrasques intermittentes provoquèrent des vibrations de torsion du pont de Tacoma Narrows (USA) d'une amplitude telle que le pont s'effondra. Des recherches révélerent la cause du sinistre : Les parapets offraient une trop grande prise au vent. Le pont fut reconstruit en tenant compte de ce problème et est toujours en place.
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La source est wikipedia http://fr.wikipedia.org/wiki/Résonance
