Réalisation d’un mécanisme à résonances

[plume68]

Bonjour a tous, bonjour maître.

bon, beaucoup de chose, beaucoup d’écrit, mais pour résumer la grande question est :

Gzotor a écrit:

J’ai toujours du mal à comprendre comment une onde sonore peut avoir un effet de régulation sur un balancier situé à proximité, je ne pourrai pas t’aider à comprendre ça haha!
petit ps : la vulgarisation est un art difficile!

donc pour faire simple, ce qui n’est jamais évident, il faut déjà comprendre que le système en lui même n’est pas embrayé en permanence. (le balancier est libre a certain moment de tous contact avec le reste du système. -> ellipse ne touche pas la fourchette)

c’est bien pour cela que le système dit a résonateur a double cœur fonctionne. -> si nous avions que des engrenages il ne pourrai pas y avoir régulation puisque toujours en prise…

autre donnée d’entré : la mise en résonance d’un système se fait pas l’application d’une fréquence propre au dit système. qui génère une amplification propre (l’histoire du pont par exemple ou plus parlant cette vidéo )

on constate que l’énergie apporté à la boule rouge permet à la 3eme boule verte une amplitude supérieure… bizarre mais juste que l’énergie apporté est pile au bon moment! (en haut de la crête sur un oscilloscope si vous préférez!)

comme lorsque vous êtes sur une balançoire, il faut déplier ses jambes au bon moment pour générer une énergie utilisable, sinon vous ralentisse. (vous dépliez les jambes en haut de la crête!!!)

ceci étant dit, et bien une onde sonore à elle aussi une énergie transmise par l’air. pour vous en convaincre allez en techno-parade devant les enceintes
(petit ps : dans le cas présent une onde résonatrice est également transmise dans le système par l’intermédiaire des ponts mais nous allons l’oublier pour faire simple…)

le frottement étant extrêmement faible lorsque le balancier n’est pas en prise (voir point 1) alors l’énergie de l’onde sonore permet d’apporter une impulsion du balancier 1 sur le deux (et vice et versa). cette impulsion 1 va déplacer a la longue le balancier deux (par exemple) vers son maximum énergétique (le haut de la crête). et il vont donc se synchroniser à leur maximum d’amplitude pondéré avec une petite différence qui est le temps que l’onde sonore met a atteindre le 1 sur le 2…

voilà pourquoi ça marche (ou plutôt comment car le pourquoi est une autre histoire!)

en espérant avoir été le plus claire possible et éclairé quelques lanternes!

a plus les loulous

[willbur]

Il y a tellement de sujet que je vais faire des chapitres :

1/ Résonance en générale

Comme indiqué par Plume, la balançoire est surement le système mis en résonance le plus connu de tous.
Pour illustrer le phénomène de couplage imaginez 2 personnes chacun sur une balançoire qui se poussent mutuellement.

Pour la démonstration de la transmission de l’énergie par le son dans l’air, prenez un cahier a spirales dont vous laissez pendre une feuille spirales à l’horizontale.
Et prononcer des « PA » en direction de la feuille qui se mettra à osciller comme une balançoire.

2/ Résonance appliquée à l’horlogerie
La grande question est de savoir si la résonance s’établit par la propagation du son dans l’air ou bien seulement en solidien à travers la poutre comme dans l’exemple précédent.

Personnellement je suis sceptique quant au rôle joué par la propagation dans l’air et j’espère bien que Sabeldom puisse nous apporter des réponses.

3/ 4eme de fabrication de Sabeldom
Voici mon analyse du dispositif:
On est en présence d’un system comportant un élément moteur (le barillet) mais avec 2 éléments de régulation de la détente.
Normalement dans un système classique l’ellipse commence par pousser l’ancre ce qui permet la libération de la roue, qui donne une impulsion à l’ancre qui la transmet à l’ellipse pour relancer le balancier.

Dans le cas présent, Le balancier qui arrive le premier dans la fourchette va déplacer son ancre mais le train de roue sera toujours arrêté par l’autre ancre.
Du fait, seul le second bénéficiera pleinement de l’impulsion de la roue d’échappement ou alors le premier en profitera également mais moins car la palette se sera écartée de la dent en impulsion.

On est donc plus sur un système à double régulateur qui va se stabiliser qu’un phénomène de résonance.
Mais ça reste un cas d’étude tout autant interessant avec une superbe réalisation.

tu en penses quoi Sabeldom ?

5/ Mesure

Toujours cette problématique de trouver une mesure qui ne perturbe pas le phénomène à mesurer.
Dans cette catégorie, les mesures optiques sont assez performantes.

Si tu souhaite mesurer la vitesse et l’accélération des balanciers ce qui me vient à l’esprit c’est le roue d’encodeur que l’on utilise sur certains moteurs pour en mesurer la vitesse, jour/nuit/jour/nuit/
Il faudrait arriver à réaliser des stries sur les balancier pour pouvoir mesurer le temps entre 2 ce qui donnera la vitesse puis l’accélération par la dérivé.
La difficulté sera surtout de réaliser les stries sans déséquilibrer le balancier.

Dans un Labo je t’aurai proposé un Vélocimètre Laser de Surface mais ce n’est pas un équipement facile à se procurer.

Sinon ma curiosité a été aiguisé par le fait que tu arrives à mesurer les passages et les amplitudes de chaque balancier.
Tu fais du traitement du signal sur PC avec in logiciel dédié ou maison ?

[Lénaïc]

Je découvre le sujet, c’est extrèmement intéressant . Chapeau bas à sabeldom en passant

Tout ceci me rappelle mes cours de physique, il y a quelques années. Les ondes ça me parle pas mal mais vos interventions pointues me donnent envie d’étudier carrément plus avant ce que j’ai déjà appris. Chose que je ferai un de ces jours, en parallèle à l’horlogerie classique, car c’est un monde qui me fascine de plus en plus.

Merci messieurs

[Gzotor]

willbur a écrit:

Sinon ma curiosité a été aiguisé par le fait que tu arrives à mesurer les passages et les amplitudes de chaque balancier.

Mesurer l’amplitude est faisable avec un verre plat un marqueur et un rapporteur haha!

Si je comprends bien ton problème actuel, tu as du mal à faire synchroniser les deux balanciers? Et pour ça il te faudrait pouvoir mesurer leur fréquence, et tu n’y arrives pas avec les deux en même temps, ce qui est tout à fait normal.

Pourquoi ne pas les faire l’un après l’autre? Tu vires complètement un couple balancier/ancre, et tu règles l’autre avec un chronocomparateur basique, puis tu fais la même pour l’autre.

« Et voilà » avec un fort accent anglais

[sabeldom]

Je reprends la plume,
Merci Willbur
Dans ton analyse, chapitre 3/4 complétement OK sur la réaction mécanique, j’ai fais différente analyses avec des réglages divers des spiraux en respectant un mini d’écarts et l’ augmentant, le système joue et compense avec les jeux, si trop de différence ,après un bref délai le mécanisme stop rapidement, ce qui est normal.
L’étonnant dans ce montage, c’est le transfert d’ énergie d’un coté et de l’autre le jonglage avec les inerties et c’est là que je voudrais faires des mesures, entre les séquences il y a parfaite synchro-et la résonance s’installe de durée inégale ( si ce n’est pas de la résonance c’est quoi?); ce qui n’arriverai pas sur des mécanismes entièrement séparés, quand les moyennes sont établis les systèmes restent stables et restent en résonance, alors que dans le montage en commun il y a un rappel à l’ordre sur une difficulté rencontrée.
Je me rappel au Arts et métiers l’étude de la résonance par M. Pythagore une corde, d’une section, d’une tension, d’une longueur, une autre de même caractéristiques à une certaine distance ce met à vibrer quand la 1ere est actionnée. Dans les instruments à cordes harpe, piano etc. certaines cordes non actionnées ce mettent à vibrer et apportent un enrichissement des harmoniques etc. avec les conditions déjà cités de l’air et de sa pression.( dans le vide cela ne marche pas)
Au commencements des mesures, j’ai numérisé séparément les signatures de chacun, ce qui me permet quand les deux tournent, dans le barouff de mieux retrouver mes petits, j’ utilise un très bon scope à mémoire , je peut indexé le signal avec les curseurs et faire des mesures séparées mettre des filtres, un spectro- sur PC, la difficulté c’est la précision vu que l’on se trouve dans des très basse fréquences, j’ai également utilisé quelques logiciels son de vieille génération.
Je ne peu malheureusement pas vous développer la totalité de mes remarques et mesures certaines ne sont que aléatoires et probablement fausses et de mauvaise interprétation, cela me prendrai des jours je pense vous donner les meilleurs de mon interprétation, mais je reste au conditionnel!
Je vais essayer de décrypter les développements de http://www.nature.com/articles/srep11548 avec ce qui me reste en math  » c’est à dire pas grand chose »c’est pas gagner et je vais certainement avoir mal à la tête Brunod à vraiment envie de me faire des nuits blanches
Bonne nuit à vous

[sabeldom]

Bonsoir Gzotor
Ce que tu m’indiques j’ai commencer par cela, mon système fonctionne parfaitement et me convient, ce qui m’intéresse c’est de comprendre son fonctionnement.

[Gzotor]

plume68 a écrit:

Bonjour a tous, bonjour maître.

bon, beaucoup de chose, beaucoup d’écrit, mais pour résumer la grande question est :

donc pour faire simple, ce qui n’est jamais évident, il faut déjà comprendre que le système en lui même n’est pas embrayé en permanence. (le balancier est libre a certain moment de tous contact avec le reste du système. -> ellipse ne touche pas la fourchette)

c’est bien pour cela que le système dit a résonateur a double cœur fonctionne. -> si nous avions que des engrenages il ne pourrai pas y avoir régulation puisque toujours en prise…

autre donnée d’entré : la mise en résonance d’un système se fait par l’application d’une fréquence propre au dit système. qui génère une amplification propre (l’histoire du pont par exemple ou plus parlant cette vidéo )

Merci plume pour l’explication!

Mais pour le coup, sur ta vidéo, le fait que les « balanciers » soient fixés sur la même corde, explique facilement comment l’onde se propage.
C’est d’ailleurs clairement une onde qui se traduit directement par un mouvement physique.

Pareil pour le coup des métronomes sur la table roulante, des mouvements sont induits à travers la planche par l’inertie des balanciers, ce qui semble assez évident. Les mouvements « s’équilibrent » entre eux via la planche.

Pour ce qui est d’une enceinte de techno parade je te fais confiance mais je sais que ça pousse, physiquement je veux dire. Enfin, pas vraiment, ça pousse, puis ça tire, puis ça pousse, puis ça tire… Très vite!

Une tige inerte capable de vibrer à la même fréquence rentrerait en vibration grace à cette transmission via l’air, ça c’est également évident.

Mais concernant un balancier de montre… Il faudrait que les balanciers soient très proche l’un de l’autre, et ne tournent pas dans le même sens, ce qui est également évident, comme deux roues qui tournent engrainées l’une sur l’autre, se « déroulent ».

Il faudrait aussi qu’ils déplacent assez l’air!

Je commence à imaginer mais ça demande quand même une execution particulièrement parfaite de l’échappement.

[Toniodell]

Salut Sabeldom,
Je suis ton sujet avec intérêt, j’apprends énormément de choses, je ne serai d’aucune aide sur la résonance, mais pour la fumée lourde, tu peux utiliser un générateur de fumée, surtout utilisé en sono, il y en a souvent en location, mais des petits modèles doivent se trouver à peu de frais.

Sinon, tu peux te mettre à fumer la chicha, très efficace aussi!

[sabeldom]

Merci des réponses et des conseils
Je possède ce fameux générateur, je ne sais pas ou en est le produit, votre participation est très agréables, même si j’ai déjà fait ou réalisé cela peut être frustrant quand je vous indique que j’ai fais, mais il faut continuer cela motive.
à poursuivre…

[Lénaïc]

Cette histoire d’air m’embête. Ça ne peut pas être l’explication majoritaire du phénomène – ou bien il y a un prix nobel à la clé -. Une résonance se base sur un transfert d’énergie à une fréquence précise (ladite fréquence de résonance). Or, l’énergie contenue dans ces sons me semble bien négligeable par rapport à l’énergie cinétique qui se dégage de(s) échappement(s) directement dans la platine.

Dans l’article de Nature (de 2015), les pendules sont attachés sur un même support. Pareil pour les échappements dans l’horloge de Huygens : http://www.sciencesetavenir.fr/fondamental/20020222.OBS3454/le-mystere-de-l-horloge-de-huygens.html (étude de 2002)

Dans les deux cas, les échappements se synchronisent en anti-phase ( 1/2 longeur d’onde de déphasage )

Toute cette histoire relèverait-elle plutôt de interférence que de la résonance ?

Notre ami Journe n’aurait-il pas utilisé le mot résonance, à tort, car ça faisait plus joli qu’interférence ?

EDIT :

A regarder en 1080p en vitesse x0.25 à partir de 00:50

Résonance ou interférence ? Je ne sais pas vraiment, on dirait quand même que les ancres ne bougent pas en même temps

[willbur]

Avant de partir dans des instrumentations trop complexes, il faut identifier les hypothèses de transmission d’un balancier à un autre puis de les valider ou les infirmer.

En ce qui concerne la transmission dans l’air ma remarque concernait surtout la mise en Œuvre dans la FP.JOURNE, car dans les autres cas de figure comme celui de l’article de Nature, il est clairement indiqué que la transmission ne se fait qu’avec une liaison rigide entre les 2 pendules et donc en solidien.
L’utilisation de bois ou de fibre de verre à la place de la poutre métallique ne permet pas la résonance.

Lorsque cet article est sorti on a beaucoup évoqué les sons/bruits comme justification de la résonance mais il ne faut pas oublier que ceux-ci résultent de chocs (ellipse sur fourchette ou roue d’échappement sur palette).

Un partie du choc se matérialise par un bruit mais il y a aussi une propagation du choc dans les pièces.
Lorsque la dent vient frapper la palette, le choc se propage dans la platine via le pivot de l’ancre et la butée d’arrêt.
Si cette platine comporte une autre ancre elle lui transmettra ce choc. wikipedia chocs

Dans cette logique, il faut également prendre en compte que le balancier (même ceux de la FP.JOURNE) utilise des incablocs dont la mission est justement de réduire l’impact de ces chocs.

Du coup cette résonance peut-elle se mettre en place via le balancier, l’ancre, la roue d’échappement telle est la question et l’on compte sur toi pour nous apporter la réponse .

[Hypnos]

sur le site de Journe on trouve ça:
«Je vais essayer d’expliquer les raisons historiques qui m’ont amené à construire telle ou telle montre. En ce qui concerne le phénomène de la résonance, l’intuition que de l’énergie se disperse sans se perdre, remonte au 18e siècle, avec les recherches du grand chimiste A.L. de Lavoisier (1743-1794) qui affirma sa célèbre théorie à l’origine de mon modeste propos: Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. Avec l’invention du pendule, les horlogers observèrent que leurs fréquences interféraient souvent avec leur environnement, et il n’était pas rare qu’une horloge à balancier s’arrête d’elle-même lorsque le pendule entrait en résonance avec le poids moteur suspendu à son cordage. Un génial horloger, «mécanicien» comme il s’intitulait, eut pour la première fois le sentiment que l’on pouvait utiliser cet inconvénient pour en faire un atout: Antide Janvier, né en 1751 à Saint-Claude, en France. Son idée fut de construire deux mouvements complets avec deux échappements de précision et de les installer l’un près de l’autre, en faisant en sorte que les deux pendules soient suspendus au même bâti. Comme il l’imagina justement, les pendules récupérèrent l’énergie dispensée par l’un et par l’autre et se mirent à battre ensemble, entrant alors en résonance.
Tenu par cette onde et protégé des vibrations extérieures, ce principe augmentait considérablement la précision de fonctionnement. [ ….. ]

Les avantages qu’offre la résonance en terme de phénomène pour la précision me poussa à poursuivre des recherches qui, après quinze ans, m’ont permis de l’adapter à une montre-bracelet. Il s’agit du deuxième modèle de la collection Souveraine: le Chronomètre à Résonance. En effet, ce système de résonance me semblait particulièrement adapté aux divers mouvements du poignet qui provoquent de nombreux chocs néfastes au mécanisme des montres.»
François-Paul Journe

Il me semble qu’il est clairement suggéré que l’énergie est transmise par le bâti métallique qui transmet les vibrations.

[Arno]

Hypnos a écrit:

Comme il l’imagina justement, les pendules récupérèrent l’énergie dispensée par l’un et par l’autre et se mirent à battre ensemble, entrant alors en résonance.

Antide Janvier a créé les éléments horlogers les plus fantastiques avec ses pendules à résonance.

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« Je ne sais pas comment sera la troisième guerre mondiale, mais ce dont je suis sûr, c´est que la quatrième guerre mondiale se résoudra à coups de bâtons et de silex » A. Einstein

[sabeldom]

Re-
Je précise que la mise en sympathie des deux mouvements est du à la résonance, la résonance ne peut exister sans la présence de l’air, mais ce n’est pas l’air qui synchronise la mise en sympathie, la résonance ne marche pas dans le vide.
Je reprendrai plus tard le sujet sur la longueur d’onde,
Dans l’attente dite moi la longueur d’onde à 5hz ? et comment s’accorder dessus? et après nous passons en impulsionnel !
Je retourne à l’atelier continuer le double mécanisme, je finalise la vis de rapprochement.
Pour les métronomes ce sont les forces d’inerties qui synchronises et aucune résonance; je suis presque sur que sur la planche uniquement 2 métronomes synchro jamais, il y en faut mini- trois
Bonne continuation

[Hypnos]

sabeldom a écrit:

Re-
Je précise que la mise en sympathie des deux mouvements est du à la résonance, la résonance ne peut exister sans la présence de l’air, mais ce n’est pas l’air qui synchronise la mise en sympathie, la résonance ne marche pas dans le vide.

… ? Si ce n’est pas l’air alors sans air ça ne doit pas changer grand-chose. A tester sous une cloche à vide … assez grande pour y mettre ton mouvement

sabeldom a écrit:

Dans l’attente dite moi la longueur d’onde à 5hz ? et comment s’accorder dessus?

lambda = C / F
Avec C la célérité dans le milieu qui transmet et F la fréquence.
Ce n’est pas du tout le même vitesse si la vibration se transmet dans l’air ou dans le bâti

sabeldom a écrit:

… comment s’accorder dessus?

facile en se mettant en résonnance

[Auteur]

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