Calculateur d'amortissement critique

Déterminez le coefficient d'amortissement critique, la pulsation propre et le rapport d'amortissement d'un système masse-ressort.

Analyse d'un système du second ordre
Saisissez la masse, la raideur et le coefficient de l'amortisseur installé dans des unités SI cohérentes.

À propos de l'amortissement critique

L'amortissement critique est la frontière entre mouvement oscillatoire et non oscillatoire dans un système linéaire du second ordre. Une masse reliée à un ressort stocke de l'énergie cinétique et potentielle, tandis qu'un amortisseur dissipe l'énergie. À l'amortissement exactement critique, la masse déplacée revient vers l'équilibre aussi vite que possible sans le franchir ni osciller. Ce comportement est recherché dans les instruments, l'étude des suspensions de véhicules, les ferme-portes, les platines de déplacement et les systèmes de commande où le dépassement doit être limité. Pour un modèle simple masse-ressort-amortisseur, le coefficient critique vaut deux fois la racine carrée du produit de la masse par la raideur. Avec une masse en kilogrammes et une raideur en newtons par mètre, il s'exprime en newtons-secondes par mètre. La pulsation propre non amortie est la racine carrée de la raideur divisée par la masse, en radians par seconde. Ces équations supposent un ressort linéaire, un amortissement visqueux, une masse concentrée et un degré de liberté dominant. Le rapport d'amortissement compare le coefficient réel à la valeur critique. Un rapport inférieur à un décrit un système sous-amorti, qui oscille généralement avec une amplitude décroissante. Un rapport égal à un correspond à l'amortissement critique. Au-delà de un, le système est suramorti : il n'oscille pas, mais revient généralement plus lentement qu'un système critique. Un amortissement nul donne un rapport nul et représente le modèle idéal non amorti. Les assemblages réels peuvent s'écarter du modèle : frottement non visqueux, raideur variant avec le déplacement ou structure comportant plusieurs modes vibratoires. La masse et la raideur effectives doivent correspondre au même mode et à la même coordonnée. Les unités comptent aussi : convertissez les grammes en kilogrammes et les kilonewtons par mètre en newtons par mètre avant la saisie. Considérez le résultat comme une estimation de conception et comparez-le à une réponse transitoire mesurée ou à une simulation d'ordre supérieur lorsque sécurité, confort ou précision dépendent de l'amortissement. Le calculateur affiche les trois grandeurs pour évaluer ensemble l'amortisseur nécessaire et le régime de réponse actuel.

Exemples d'amortissement critique

Exemples idéaux à un degré de liberté, en unités SI.

EntréesRésultatsInterprétation
m = 1 kg, k = 100 N/m, c = 10 N·s/mc critique = 20 N·s/m ; rapport = 0.5Le système est sous-amorti.
m = 4 kg, k = 25 N/m, c = 20 N·s/mc critique = 20 N·s/m ; rapport = 1Le système est à l'amortissement critique.
m = 2 kg, k = 50 N/m, c = 30 N·s/mc critique = 20 N·s/m ; rapport = 1.5Le système est suramorti.

Comment calculer l'amortissement critique

  1. Saisissez la masse mobile effective en kilogrammes.
  2. Saisissez la raideur du ressort en newtons par mètre.
  3. Saisissez le coefficient visqueux réel en newtons-secondes par mètre.
  4. Cliquez sur Calculer l'amortissement et comparez le rapport à un.

Questions fréquentes

Quelle est la formule de l'amortissement critique ?

Le coefficient critique vaut deux fois la racine carrée du produit masse-raideur. Il s'applique au modèle linéaire standard masse-ressort-amortisseur.

Que signifie un rapport d'amortissement égal à un ?

L'amortissement réel est égal à l'amortissement critique. Le modèle idéal revient rapidement à l'équilibre sans osciller.

Qu'est-ce qu'un système sous-amorti ?

Son rapport d'amortissement est inférieur à un. Sa réponse franchit l'équilibre et oscille avec une amplitude décroissante.

Pourquoi afficher la fréquence propre en radians par seconde ?

L'équation donne directement la pulsation en radians par seconde. Divisez-la par deux pi pour obtenir la fréquence en hertz.

Puis-je utiliser directement des grammes ou des kilonewtons ?

Pas avec l'équation et les unités SI affichées. Convertissez la masse en kilogrammes et la raideur en newtons par mètre avant le calcul.