La Résonance

Le son :

La plupart des instruments de musique tirent parti du phénomène et le recherche dans leurs conceptions afin d'émettre le son le plus puissant.

L'instrument qui exploite le plus le phénomène de résonance est sans contexte l'harmonica de verre de Benjamin Franklin.

Pour comprendre son fonctionnement original permettant des sons très purs, il suffit d'évoquer au préalable ce numéro qui consiste à prendre des verres remplis de différentes hauteurs d'eau. Enfin, plutôt que de palabrer, voici tout d'abord une vidéo montrant ce qui a inspiré Benjamin Franklin puis un reportage sur l'instrument.

Divers :

Une expérience originale a créée une barque faite de béton souple qui résonne à une fréquence déterminée induisant des forces hydrodynamiques qui poussent la barque lorsque l'on rame

Un autre exemple est la recherche de l'armée US pour des armes résonantes : on peut par exemple faire vibrer le sol pour donner des malaises importants (une tourista subite en fait) à l'ennemi.

On peut également combiner, sur des armes portatives dites "non léthales", un autre effet dévastateur : les vortex (tourbillons : voir notre générateur de vortex) : Voir cette description sur Wikipedia par exemple.

On étourdit la victime et on fait en sorte que le choc fasse résonner les organes internes.

Enfin, des grenouilles de Bornéo utilisent les tronc creux d'arbre. Elles adaptent le ton de leur cri afin que ce dernier résonne plus loin et qu'elles aient davantage de chances d'attirer les femelles !

Immeubles, ponts etc.

En effet, ces structures peuvent être excitées par des vibrations provoquées par des forces de différentes origines : vent, tremblements de terre ou passage de véhicules, fonctionnement de machines etc. Il est arrivé que des ponts soient impraticables voire détruits parce qu'ils résonnaient trop.

Un exemple donné classiquement comme un cas de résonance mais qui est en réalité un couplage de résonance et de phénomènes aérodynamiques (remarque : le vent n'était pas exceptionnellement fort : 70 km/h …) est la destruction du pont de Tacoma aux USA qui fut excité par les turbulences du vent (tourbillons alternées de type Von Karman, voir notre dossier sur la mécanique des fluides) sur les cables et surtout le tablier du pont ( fréquence de 1/5 Hz a priori). Voici un modèle.

et cela s'entend !

Le même pont mais en torsion cette fois !

Oui et "non"…

Il est vrai qu'on leur ordonne de rompre le pas synchronisé mais on dispose d'aucune preuve que cela soit vraiment arrivé.

Cet ordre a été donné suite à l'effondrement du pont anglais de Machester (Broughton) en 1831 lors du passage de troupes mais il est plus probable que ce pont n'ait tout simplement pas aimé le poids de l'armée !

En tout cas, le pont Millenium de Londres n'a pendant un temps pas aimé le pas des piétons (qui finissent par amplifier le mouvement en se synchronisant avec les mouvements naturellement afin de ne pas tomber) et il a fallu l'amortir rapidement.

Le silence

On peut rechercher un son puissant dans le cadre d'instruments musicaux mais on ne veut pas pour autant que sa voiture fasse de la musique !

Les acousticiens (de l'industrie automobile, ferroviaire, aéronautique etc.) font tout pour minimiser le bruit : la résonance des structures composant un « système » (une partie de la voiture par exemple) est à proscrire.

Instruments de musique

Il existe ce qu'on appelle en anglais le "Wolf Tone" (traduction ?). Il s'agit d'une résonance (provoquée par une note particulière) entre les cordes et le corps de l'instrument par exemple. Le son obtenu n'est pas harmonieux car la résonance est trop importante.

Les machines tournantes

Comme toute structure résonne, certaines machines peuvent s'avérer imprécises ou devenir endommagée ou dangereuses.
Les ingénieurs ont une petite palette de solutions pour palier cela.

On citera typiquement les machines à laver mais il existe également de très lourdes machines industrielles pour lesquelles le danger est important si ce dernier est négligé et si des précautions ne sont pas bien prises.

Il y a des petites histoires qui circulent comme celles d'un grands axe d'entraînement dans une lourde machines qui est resté trop longtemps sur un mode propre de vibration et qui a fini par sauter à travers le plafond et écraser quelques voiture sur le parking …

Sur la vidéo ci-contre par exemple, vous pouvez découvrir les effets de la résonance-sol ("ground resonance") sur les hélicoptères.

Pour résumer ce test, il s'agit d'un couplage entre les pales (dont l'effet de portance est dissymétrique) d'un rotor articulé et la carlingue de l'appareil oscillant sur le sol.

Les hélicoptères sont pourvus d'amortisseurs au niveau de la tête du rotor afin d'amoindrir cet effet et ne pas arriver à cette destruction.

Autres structures

 “ J'AI UNE CHANSON
 dans le coeur qui résonne… ”

Toutes les machines qui demandent de la précision et qui peuvent être excitées par des forces externes (comme le vent) sont susceptibles de voir leur fonctionnement dégradé si les phénomènes résonants ne sont pas pris en compte à la conception et durant leur fonctionnement.

Exemples : raquettes de tennis, battes de base-ball, télescope...