constante

fréquence angulaire

pulsation — anatomie d'une formule
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Description

La pulsation est une mesure de la vitesse à laquelle quelque chose tourne ou oscille, exprimée en radians par seconde. C'est l'analogue rotationnel de la fréquence ordinaire (cycles par seconde, ou hertz), mais au lieu de compter les cycles complets, elle compte l'angle balayé par unité de temps. Pour tout mouvement périodique — comme un pendule qui se balance, une corde qui vibre ou une roue qui tourne — la pulsation relie la période et la vitesse du mouvement en un seul nombre.

Histoire

Le concept est apparu naturellement avec le développement des descriptions trigonométriques du mouvement périodique aux XVIIIe et XIXe siècles, notamment dans les travaux de mathématiciens et physiciens comme Euler et Fourier, bien qu'aucun inventeur unique ne soit crédité.

Comment ça marche

Pour un système qui se répète toutes les T secondes, la pulsation est ω = 2π/T. Le facteur 2π vient du fait qu'un cycle complet correspond à une rotation de 2π radians. Dans les équations du mouvement, la pulsation apparaît souvent dans les fonctions sinus ou cosinus, de sorte qu'elle fixe directement la vitesse à laquelle la phase change. Elle est également liée à la fréquence ordinaire f par ω = 2πf, ce qui en fait une notation pratique dans de nombreuses formules de physique.

En pratique

La pulsation est utilisée en génie électrique pour décrire le courant alternatif, en génie mécanique pour les machines tournantes, et en mécanique quantique où elle apparaît dans la relation énergie-fréquence E = ħω.

Anecdote

Dans une prise électrique domestique typique, la pulsation est d'environ 377 radians par seconde, ce qui correspond à 60 hertz.

Concept graph →

Formules

$$E_n = \hbar\omega (n + \tfrac{1}{2})$$
Energy levels of a quantum harmonic oscillator.
Ce qu'il y a dans la formule
E_nvariableEnergy of the nth level — énergie joule
nvariableQuantum number (non-negative integer) — nombre quantique
\hbarconstanteReduced Planck constant — constante de Planck réduite = 1.054571817e-34 joule second
\omegaconstanteAngular frequency of the oscillator — fréquence angulaire radian per second
$$\ddot{x} + \omega^2 x = F(t)$$
Equation of motion for a driven harmonic oscillator.
Ce qu'il y a dans la formule
xvariableDisplacement from equilibrium — déplacement metre
tvariableTime — temps second
FvariableExternal driving force per unit mass — force per unit mass metre per second squared
\omegaconstanteCharacteristic oscillation frequency of the system — fréquence angulaire = varies radian per second
\ddot{x}opérateurSecond derivative with respect to time — second time derivative
$$\omega_2 = 2\omega_1$$
Second harmonic generation produces light at twice the input frequency.
Ce qu'il y a dans la formule
ω₁variableAngular frequency of the fundamental wave — fréquence angulaire radian per second
ω₂variableAngular frequency of the second harmonic — fréquence angulaire radian per second
$$\psi(t) = A e^{-\omega_I t} \cos(\omega_R t - \phi)$$
A damped oscillation describes the decay of quasinormal modes.
Ce qu'il y a dans la formule
ψvariableperturbation amplitude — fonction d'onde
Avariableinitial amplitude — amplitude
ω_Ivariableimaginary part of frequency (decay rate) — taux de désintégration per second
ω_Rvariablereal part of frequency (oscillation frequency) — fréquence angulaire per second
φvariablephase offset — phase
$$\mathrm{Re}(\omega) < m \Omega_H$$
Waves extract energy from a rotating black hole.
Ce qu'il y a dans la formule
ωvariablefrequency of the wave — fréquence angulaire radian per second
mvariableazimuthal quantum number — azimuthal quantum number
Ω_Hvariableangular velocity of the black hole horizon — vitesse angulaire radian per second
Reopérateurextracts the real component of a complex quantity — real part
$$ackslash Omega_* = ackslash sqrt{ rac{G M_*}{R_*^3}}$$
Angular frequency where centrifugal force equals gravity.
Ce qu'il y a dans la formule
Ω_*variablebreakup angular frequency — fréquence angulaire radian per second
M_*variablemass of the rotating body — masse kilogram
R_*variableradius of the rotating body — rayon metre
GconstanteUniversal constant of gravitation — constante gravitationnelle = 6.67430e-11 cubic metre per kilogram per second squared

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