Résonance

Résonance

La résonance est un phénomène selon lequel certains systèmes physiques (électriques, mécaniques…) sont sensibles à certaines fréquences. Un système résonant peut accumuler une énergie, si celle-ci est appliquée sous forme périodique, et proche d’une fréquence dite « fréquence de résonance ». Soumis à une telle excitation, le système va être le siège d’oscillations de plus en plus importantes, jusqu’à atteindre un régime d’équilibre.

Dans la vidéo suivante, les métronomes posés sur un support « mobile » se synchronisent tout seul. La résonance du support force les métronomes à battre à la même allure. Sur une table très rigide chaque métronome continue à battre à son rythme.

Lorsque des musiciens jouent ensemble, leurs cerveaux sont aussi en résonance. Cela a été révélé par une étude menée par trois chercheurs de l’Institut Max Planck pour le Développement des Sciences, à Berlin : plusieurs guitaristes, qui entraient en cohérence au rythme de leur partition, montraient une activité électro cérébrale similaire.

Une étude menée par une neuro-scientifique de l’Université catholique de Louvain en Belgique, a montré lors d’une recherche que les neurones sont sensibles aux rythmes musicaux et synchronisent les mouvements du corps avec ces pulsations. Elle a analysé les ondes cérébrales produites lors de l’écoute de musiques par des volontaires et a mis en évidence un phénomène de résonance entre les neurones et les sons perçus.

En décembre 2006, une équipe de scientifiques chinois de la Northwestern Polytechnical University, à Xi’an, a réalisé une expérience qui est devenue très populaire. Sur une pièce métallique ronde était disposé un petit animal de 2 cm (fourmi, poisson). Au-dessus était placé un aimant vibrant à la fréquence d’un champ électrique de 17 200 Hz, ou une longueur d’onde de 2 cm. L’animal participant à l’expérience s’est alors mis en état de sustentation par lévitation acoustique. L’expérience montre comment un animal peut entrer en cohérence avec une fréquence ou une longueur d’onde correspondant à sa taille et se mettre dans un état antigravitationnel.

En l’air, la fourmi cherche à marcher … Crédit : Wen-Jun Xie

Lorsqu’une cantatrice émet un son sur la même note qu’un verre à vin celui-ci se met en résonance et absorbe les ondes. Si l’amplitude des ondes reçues dépasse l’élasticité du verre qui résonne à leur réception, ou va au-delà de sa capacité de résonance, alors l’excès de dilatation est suivi de la rupture du résonateur: le verre se brise.

Le 16 avril 1850, un détachement de soldats marchait au pas alors qu’ils traversaient un pont suspendu sur le Maine à Angers. Le rythme de leur pas cadencé fit rompre les structures du pont et 226 soldats périrent noyés dans la rivière. Il y a eu ce jour là un effet de résonance entre un oscillateur (le pas cadencé) et un résonateur (les chaînes qui supportaient le tablier du pont). La mise en résonance a produit une rupture lorsqu’elle a dépassé la capacité du résonateur à recevoir l’amplitude des ondes.

L’effet de sol est un phénomène de résonance caractéristique connu dans le pilotage des hélicoptères. Cet effet s’explique par un phénomène de résonance entre la longueur d’onde des pales de l’hélicoptère (envergure du rotor) et le vortex d’air créé en dessous de l’appareil. Quand l’appareil se rapproche du sol, l’effet de sol améliore les conditions de vol en rendant l’appareil plus léger du fait de l’effet de résonance, et le phénomène s’amplifie à mesure que l’aéronef s’approche du sol. La surface du sol produit alors un écho amplifié et modifie le flux d’air induit par les pales du rotor en amplifiant la vibration du vortex. Une résonance peut se produire et détruire l’appareil. Si elle est maîtrisée, elle accélère le processus de décollage par le même processus, en améliorant sa puissance grâce à l’amplification du vortex qui agit comme une sorte de ressort.