« Vibration » : différence entre les versions
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{{voir homonymes|Vibration (homonymie)}}
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{{ébauche|physique|technique}}
[[Fichier:Drum vibration mode22.gif|thumb]]
Une '''vibration''' est un mouvement d'[[oscillation]] mécanique autour d'une position d'équilibre stable ou d'une trajectoire moyenne. La vibration d'un système peut être libre ou forcée.
== Mouvements vibratoires ==
Tout mouvement vibratoire peut être
=== Degrés de liberté (ddl) ===
* un [[Degré de liberté (mécanique)|degré de liberté]] ;
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* Moteur.
=== Intensité et fréquence
Selon le type et la nature de vibration, et selon le moyen de mesure, elle peut être mesurée en amplitude (distance linéaire ou angulaire), puissance ou valeur efficace par rapport à une référence ([[décibel]]), fréquence ([[hertz]]), etc.
== Perception des vibrations par les organismes vivants ==
[[File:Worm charming slide from PLOS ONE.tif|thumb|Dans un rayon de 12 mètres autour d'un émetteur de vibrations, les [[vers de terre]] remontent spontanément en surface, ce qui a ici permis à des scientifiques de compter, localiser environ 500 [[lombric]]s.<ref>Catania, Kenneth C. "''Worm grunting, fiddling, and charming—humans unknowingly mimic a predator to harvest bait''." PLoS One 3.10 (2008): e3472. APA</ref>]]
De nombreux [[organismes vivants]] sont sensibles aux vibrations grâce à des organes ou capteurs spécialisés qui
== Moyens d'investigations ==
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Dans l'industrie, on s'intéresse à l'analyse vibratoire pour deux raisons :
* une excitation vibratoire trop importante peut entraîner des dommages, tels que la rupture par fatigue vibratoire, ou
* l'analyse des vibrations d'une machine peut permettre de diagnostiquer des problèmes d'équilibrage ou d'alignement d'arbre, ainsi que des défauts de roulements ou d'orbites.
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Il existe deux méthodes pour déterminer les fréquences propres d'un système :
* utilisation d'un [[pot vibrant]] pour une caractérisation vibratoire de la pièce (détermination des fréquences de résonance), des essais de fatigue
La caractérisation au pot vibrant étant surtout utilisée pour le dimensionnement ou la qualification du matériel en laboratoire avant utilisation ;
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Une fois les modes propres de la structure identifiés, il s'agit soit :
* de décaler la fréquence d'excitation, en modifiant la source de vibration ;
* de décaler les modes propres de la structure par ajout de masse ou de [[Raideur (mécanique)|raideur]] (la fréquence de résonance d'un [[Système oscillant à un degré de liberté|système simple]] étant donnée par la formule <math>f = {1 \over {2 \pi}} \sqrt{K \over M}</math>, où ''f'' est la fréquence de résonance du système, ''K'' sa raideur et ''M'' sa masse).
La modélisation permet alors de dimensionner précisément l'ajout de masse ou de raideur sur la structure ;
* d'utiliser un absorbeur de vibration dynamique ou DLC (dispositif limitateur de contraintes) ;
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== Vibrations indésirables ==
Certains objets tournant (moteurs, roues, pales de turbine, etc.) peuvent - en fonctionnement normal, ou détérioré - générer des vibrations désagréables pour l'oreille ou l'organisme, ou dangereuses pour la machine elle-même.
<br />Divers moyens de mesurer ces vibrations existent.
L'idéal (quand elles ne sont pas dues à l'usure d'un moyeu ou d'une pièce) serait de pouvoir les prévenir ou corriger «
Dans les machines puissantes (turbines ou hélices d'avions, turbines à gaz...), les pales sont soumises à des contraintes très importantes, du fait de leur grande vitesse et des turbulences engendrées par la pression de l'air, le cisaillement, etc.
<br />Des chercheurs et étudiants<ref name="fIDS2010">Chercheurs et étudiants de l'Institut de dynamique et de vibrations (IDS) de l'université Leibniz de Hanovre ; Source : Article Wissenschaft - Wirtschaft - Politik - Janvier 2010, repris par [http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/61960.htm Des matériaux piézoélectriques pour l'amortissement des vibrations dans les pales de turbines] (BE Allemagne numéro 467 (20/01/2010) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT )</ref> ont eu l'idée d'appliquer une fine lamelle d'un matériau [[piézoélectrique]] ([[piézocéramique]]) sur des pales soumises à des rotations rapides. Ce matériau se dilate ou se contracte ''à la demande'' si on le soumet à un [[champ électrique]] (c'est l'[[effet piézoélectrique inverse]]). Il permet de contrôler les modes vibratoires des pales ''via'' le contrôle du champ électrique appliqué au matériau (on peut aligner la fréquence du matériau piézoélectrique sur celle de la pale, et compenser des amplitudes vibratoires non désirées). La lamelle pourrait aussi être intégrée à l'intérieur des pales pour éviter son usure. Cette solution n'est qu'au stade ''laboratoire'', mais pourrait peut-être améliorer le fonctionnement, l'usure et la consommation ou production des turbines utilisées en aéronautique, éolien, usines<ref name="fIDS2010"/>...
== Vibrations en milieu professionnel ==
Les métiers présentant des risques d'exposition importante aux vibrations sont soumis en France aux articles R. 4441-1 à R. 4447-1 issus du décret n° 2005-746 du {{date-|4 juillet 2005}} du Code du travail. Ceux-ci fixent notamment des valeurs d'exposition limite dans le cadre de vibrations touchant l'ensemble du corps:
L’employeur est tenu d’évaluer les niveaux de vibrations mécaniques auxquels les salariés sont exposés et de mettre en œuvre des mesures de prévention visant à supprimer ou à réduire les risques résultant de cette exposition (réduire les vibrations à la source, diminuer la transmission des vibrations au travailleur, réduire l’effet de transmission des vibrations et former les opérateurs).
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Il existe également des valeurs pour les vibrations touchant uniquement à certaines parties du corps, comme cela peut être le cas pour les ouvriers du bâtiment employant certains outils:
Le Code du travail précise en outre les actions à entreprendre en cas de dépassement de ces valeurs. De nombreuses mesures permettent en effet de réduire les vibrations auxquelles sont soumis les opérateurs: amélioration du matériel et de ses conditions d'utilisation, formation des salariés, mise en place d’un suivi médical…
== Conséquences sur la santé ==
▲{{à sourcer}}
=== Conséquences négatives ===
Dans le cadre des vibrations touchant à l'ensemble du corps (par exemple pour les personnes utilisant le marteau-piqueur), les conséquences sont principalement des troubles musculo-squelettiques : lombalgies, hernies
=== Conséquences positives ou d'intérêt thérapeutiques ===
L'exposition à des périodes régulières et limitées de {{Citation|vibration du corps entier}} pourrait apporter un bénéfice thérapeutique minime mais significatif dans certaines maladies : [[diabète de type II]], paralysie cérébrale, obstruction pulmonaire chronique, [[obésité]]…
C'est ce que conclut une étude récente (2017) faite sur des [[souris de laboratoire]] génétiquement obèses<ref name=Leslie2017>Mitch Leslie (2017) [http://www.sciencemag.org/news/2017/03/good-vibrations-bit-shaking-can-burn-fat-combat-diabetes ''Good vibrations: A bit of shaking can burn fat, combat diabetes'']Posted in: Health DOI: 10.1126/science.aal0919 ; publié le 15 mars 2017</ref>. <br />Les bénéfices métaboliques seraient dans ces cas similaires à ceux obtenus par la marche sur un tapis roulant pour le diabète de type II. Lors de l'expérimentation les souris étaient soumises à 20 min de vibration du corps par jour alors qu'un autre groupe courait sur un tapis 45 minutes par jour et qu'un {{3e}} groupe (témoin) n'était soumis à aucune activité physique particulière<ref name=Leslie2017/>.
<br />L'expérimentation a duré 12 semaines. Dans ce délai (alors que l'on sait que mettre le squelette sous tension stimule et renforce le tissu osseux) la vibration du corps entier n'a pas renforcé les os des animaux ni modifié leur densité osseuse. Cependant les auteurs ont mesuré une hausse du niveau d'[[ostéocalcine]] ([[hormone]] impliquée dans la [[formation osseuse]]) ce qui pourrait signifier qu'à long terme des bénéfices squelettiques seraient néanmoins possibles<ref name=Leslie2017/>. En outre, tout comme les souris ayant couru 45 min par jour, celles dont le corps avait vibré 20 min par jour avaient moins de gras et plus de muscles sur les pattes et elles présentaient des indices d'un meilleur métabolisme, de l'[[insuline]] notamment<ref name=Leslie2017/>. Des bénéfices ont été constatés sur le foie : le diabète de type II induit une accumulation de graisse dans le foie conduisant parfois au dysfonctionnement de cet organe voire à la mort. Or les souris ayant couru sur le tapis roulant comme celles dont les cages vibraient 20 min par jour présentaient environ 3 fois moins de graisse dans leur foie que les souris du groupe de contrôle<ref name=Leslie2017/>.
Des gymnases proposent des machines de vibration du corps entier, et de nombreux athlètes estiment qu'elles améliorent leurs performances.
== Usage du terme dans le New Age ==
Au {{s|XX}}, la notion de ''vibration'' est utilisée dans divers courants du [[New Age]], généralement associée à « bonne » ou « mauvaise » (voir ''[[Good Vibrations]]'' des [[Beach Boys]]), pour désigner des phénomènes ambiants (là où le langage commun dirait : « il y a une bonne ambiance ici » ou « cette personne ne me plaît pas », l'adepte du New Age dira « il y a de bonnes vibrations ici » ou « cette personne émet de mauvaises vibrations ») ou encore la nature de l'[[univers]] (''[[cosmos]]'' est le terme préféré) avec lequel l'individu pourrait « entrer en [[résonance]]<ref>{{
|
|titre=New Age thinking
|sous-titre=a psychoanalytic critique |éditeur=University of Ottawa
|année=1996
|passage=330
|isbn=
|présentation en ligne=https://books.google.fr/books?id=KEJ2-kwJIGcC&pg=PA330&dq=vibrations+new+age
}} « Selon nos experts New Age (…) le Cosmos est une entité vibratoire (…)»</ref> ». Le mot ''onde'' est parfois utilisé dans le même sens.
== Notes et références ==
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=== Bibliographie ===
*Le Bot, A., ''Introduction aux vibrations aléatoires'', Dunod, 2019
*Lalanne, C., ''Mechanical Vibration and Shock'', 2nd Edition, ISTE-Wiley, 2009
* {{...}}
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[[Catégorie:Dynamique]]
[[Catégorie:Phénomène physique]]
[[Catégorie:Élasticité]]
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