Soit l'oscillateur mécanique suivant
Étudier en fonction des valeurs de
,
et
le comportement de la solution de l'équation
.
Quel est le comportement des solutions à l'infini ?
Aide simple
Les constantes
sont supposées positives. Plus précisément
et on suppose qu'il y a au moins un ressort ou un piston, c'est à dire que l'on ne peut avoir
.
Etudier le signe du discriminant de l'équation caractéristique correspondante.
Aide simple
Solution : Le discriminant s'écrit
. On étudie alors les cas :
Regarder le signe des coefficients des exponentielles pour étudier le comportement à l'infini.
Aide simple
-
Si
, les 2 racines de l'équation caractéristique sont négatives, car leur produit
est positif et leur somme
est négative, donc
tend vers
quand
tend vers l'infini.
-
Si
,
.
Si
,
, donc là encore
tend vers
quand
tend vers l'infini. Le cas
, n'est pas possible ici car
, il faudrait donc que
ce qui n'est pas possible (voir la première aide).
-
Si
,
, si
, comme précédemment
tend vers
quand
tend vers l'infini.
Par contre si
, ce qui est possible ici car
,
est une combinaison linéaire de sinus et cosinus, donc la solution oscille.
On retrouve un résultat bien connu, s'il y a frottement (
), le mouvement est amorti et la solution tend vers l'état d'équilibre
, s'il n'y a pas frottement (
), le mouvement est oscillant.