Objets mécaniques
Le ressort
Il tire ou pousse selon la loi de Hooke — et il peut casser, ou devenir un piston.
Présentation
Un ressort relie deux points et cherche à retrouver sa longueur de repos : plus on l'étire ou le comprime, plus il tire ou pousse. C'est la loi de Hooke, F = −k·(L − L₀), avec un amortissement qui calme les oscillations. Suspension, catapulte, contreventement d'immeuble, trampoline, piston : tout ce qui rebondit ou revient en place.
Un bout de ressort peut être accroché au centre d'une pièce, à un point de la pièce (décalé), au bâti (un point fixe du décor), ou porter une plaque — une petite planche libre sur laquelle on pose ce qu'on veut.
Comment l'ajouter
- Palette › Ressort.
- Clique au premier point, puis clique au second (ou presse-glisse-relâche). L'aperçu dit où va chaque bout : « sur la pièce », « crochet au bâti (Maj) », « bout libre : une plaque ».
- Un bout tracé sur une pièce s'y accroche ; un bout tracé dans le vide reçoit une plaque ; avec Maj, il devient un crochet au bâti (fixe).
Un ressort neuf naît détendu (sa longueur de repos = la longueur tracée) et accordé sur ce qu'il porte : sa raideur et son amortissement sont choisis pour qu'il oscille environ 1,5 fois par seconde avec la charge accrochée. Voir Accorder sur la charge.
Pose un rectangle (une masse). Trace un ressort de la masse vers le vide au-dessus, Maj enfoncée (crochet au bâti). Play : la masse pend, s'étire, rebondit, se calme. Clic gauche sur le ressort : sa fenêtre s'ouvre — baisse l'amortissement à 0 et relance.
Comment l'utiliser
- Un clic gauche sur le ressort ouvre ses réglages (il ne se traîne pas : il suit ses bouts). Clic droit › Ressort › ouvre les mêmes réglages en menu.
- Déplacer un bout : ses poignées aux extrémités. Lâché sur une pièce, il s'y accroche ; dans le vide, il garde sa plaque ; Maj en relâchant : au bâti.
- Le rendre plus dur ou plus mou : Raideur k. Le calmer : Amortissement c. Le pré-tendre : une Longueur cible plus courte que sa longueur actuelle.
- En faire un piston : Moteur linéaire (piston) — il respire tout seul, à une fréquence et une amplitude données. Voir Le piston.
- Le faire casser : Force de rupture > 0 — au-delà, il disparaît. Voir La rupture.
- Le ressort ne se cogne à rien : il passe à travers les pièces. Seuls ses bouts comptent.
- Pas de matériau, pas de masse, pas de découpe.
Toutes les propriétés
Loi de Hooke
| Propriété | Unité | Défaut | Valeurs | Effet | Exemple |
|---|---|---|---|---|---|
| Raideur k | N/m | accordée sur la charge (50 par script) | 0,01 à 2000 (règle logarithmique) | la force par mètre d'écart : plus k est grand, plus il est dur et rapide | 500 N/m avec 0,8 kg : ~4 Hz ; 60 N/m : un ressort mou qui s'écrase |
| Amortissement c | N·s/m | accordé sur la charge (5 par script) | 0 à 100 | freine le mouvement ; 0 = rebondit sans fin ; grand = revient sans osciller | 20 sur une suspension de moto : une seule oscillation après la bosse |
| Longueur cible | m | la longueur tracée | 0,01 à 5, par 0,01 | la longueur de repos L₀ ; plus courte que la longueur actuelle = pré-tendu, il tire déjà | catapulte : cible 0,11 m pour une longueur réelle de 0,15 m |
| Longueur actuelle = cible | bouton | — | — | remet L₀ à la longueur du moment : plus de tension | |
| Accorder sur la charge | bouton | — | — | recalcule k et c pour osciller 1,5 fois/s avec ce qu'il porte | |
| Donner une impulsion (test) | bouton | — | — | pousse la pièce du bout B vers le haut (10 × sa masse) pour voir le ressort travailler |
Les bouts — Départ (A) et Arrivée (B), chacun avec son état en clair (« fixé au bâti (x, y) », « sur le cercle, au centre », « sur sa plaque (bout libre) »…) et des boutons selon le cas :
| Bouton | Quand | Effet |
|---|---|---|
| Fixer au bâti | le bout est sur une pièce | il devient un crochet fixe, là où il est |
| Mettre une plaque (bout libre) | le bout est au bâti | une plaque libre remplace le crochet |
| Au centre de la pièce | le bout est décalé sur une pièce | il revient au centre |
| Accrocher à la pièce dessous | le bout est au bâti, sur une pièce | il s'y accroche |
Moteur linéaire (piston) — case à cocher, puis :
| Propriété | Unité | Défaut | Valeurs | Effet |
|---|---|---|---|---|
| Fréquence | Hz | 1 | 0,1 à 10 | combien de va-et-vient par seconde |
| Amplitude | m | 0,05 | 0,01 à 1 | de combien la longueur cible monte et descend |
Rupture
| Propriété | Unité | Défaut | Valeurs | Effet |
|---|---|---|---|---|
| Force de rupture | N | 0 (incassable) | 0 à 2000 | au-delà de cette force, le ressort disparaît. Un avertissement « Proche de la rupture » s'affiche dès 80 % |
Apparence
| Propriété | Défaut | Valeurs |
|---|---|---|
| Style | Pédagogique | Pédagogique, Métallique, Minimaliste |
| Épaisseur du fil | 4,5 px | 1 à 15 |
| Largeur des spires | 14 px | 5 à 30 |
| Couleur selon la tension | oui | on/off — bleu quand il est comprimé, rouge quand il est étiré. Une couleur donnée par script coupe ce mode |
| Anneaux de fixation | oui | on/off |
En ce moment (lecture seule, rafraîchie 10 fois par seconde) : Longueur, Écart à la cible, Force, Masse portée, Fréquence propre, Taux d'amortissement ζ.
En Python
sol(x=0, y=250)
masse = rectangle(x=0, y=0, largeur=80, hauteur=40, materiau="acier")
ressort(a=masse, b=(0, -250), raideur=300, amortissement=4, couleur="#f59e0b")
ressort(a, b, raideur, longueur, amortissement, rupture, couleur, etage) — un bout est un objet, un point (x, y) du bâti, ou (objet, dx, dy) un point de la pièce. Voir ressort(). En Python, la raideur vaut 50 N/m et l'amortissement 5 par défaut (pas d'accord automatique).