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Calculateur MHS

Pour une amplitude de 4 et une pulsation de 2 rad/s, sans déphasage, l'oscillateur est à +4 à l'instant zéro, immobile, avec une accélération de −16. Saisissez A, ω, φ et t pour obtenir déplacement, vitesse et accélération à cet instant. Gratuit dans votre navigateur.

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Si vous saisissez
Amplitude
4
Pulsation
2
Phase
0
Temps
0
Vous obtenez
Argument
0
Déplacement
4
Vitesse
0
Accélération
-16

Le mouvement harmonique simple est l'oscillation non amortie qui apparaît lorsque la force de rappel est linéaire avec le déplacement par rapport à l'équilibre : une masse sur un ressort, un pendule aux petits angles, un oscillateur de torsion ou la projection cartésienne d'un mouvement circulaire uniforme.

Ce que signifie x(t) = A cos(ωt + φ)

Le mouvement harmonique simple est l'unique oscillation non amortie dont la force de rappel est strictement linéaire avec le déplacement signé depuis un unique équilibre. Sous cette loi de type Hooke, l'équation newtonienne m fois x deux points plus k fois x égal zéro admet la famille de forme fermée x de t égal A cosinus de oméga t plus phi, avec oméga égal à la racine de k sur m pour un couple masse-ressort.

La même sinusoïde est la projection en x d'un point qui parcourt à vitesse constante un cercle de rayon A, c'est pourquoi les manuels introduisent le MHS par le mouvement circulaire même lorsque le système de laboratoire est un ressort, un pendule ou un fil de torsion. L'amplitude A est l'écart maximal depuis l'équilibre et porte l'unité de longueur de la réponse : mètres en SI, ou l'unité de longueur cohérente que vous avez déjà utilisée pour A.

La pulsation oméga, en radians par seconde, indique la vitesse d'avance de l'argument du cosinus ; elle vaut deux pi fois la fréquence ordinaire en hertz, et la période est deux pi sur la valeur absolue d'oméga lorsque oméga n'est pas nul. La phase phi, en radians, fixe la position à l'instant zéro : phi nulle part de plus A, phi égal à pi part de moins A, et phi égal à pi sur deux part de zéro en sens négatif.

Le temps t est l'instant d'évaluation en secondes ; les temps négatifs sont mathématiquement valides et font simplement reculer l'oscillateur. L'amortissement, les forces d'excitation et les ressorts non linéaires sont hors périmètre : ils remplacent le cosinus unique par des enveloppes décroissantes, des intégrales particulières ou des trajectoires numériques qui appartiennent à d'autres pages.

Contrat d'entrée, unités et erreurs

L'amplitude est le champ que la spécification met en avant : si amplitude n'est pas un nombre fini, la tâche échoue et n'est pas facturée, au lieu de renvoyer un déplacement NaN creux qu'un client défectueux pourrait traiter comme un succès. Infinity, NaN et les chaînes non numériques sont rejetés de la même façon. Une pulsation nulle est aussi admise et donne le déplacement constant A cosinus de phi, limite statique d'un oscillateur qui n'oscille pas.

La phase doit être envoyée en radians, pas en degrés : convertissez les degrés en multipliant par π/180 avant l'appel, car une conversion silencieuse degrés-radians ferait diverger les corrigés de classe et les goldens. En cas de succès, le corps répète les quatre entrées nettoyées, l'argument de phase oméga t plus phi, le déplacement x, la vitesse moins A oméga sinus de l'argument, l'accélération moins A oméga au carré cosinus de l'argument, et une chaîne de formule qui réaffirme x de t égal A cosinus de oméga t plus phi.

Contrôles classiques : A égal quatre, oméga égal deux, phi égal zéro, t égal zéro donne le déplacement quatre ; et A égal deux, oméga égal un, phi égal pi, t égal zéro donne le déplacement moins deux.

Contrôles de classe et de devoirs

Laissez les élèves envoyer A, ω, φ et t pour x(t)=A cos(ωt+φ) et vérifier le déplacement (plus vitesse et accélération) selon la convention cosinus du manuel.

Que se passe-t-il si l'amplitude n'est pas un nombre fini ?

L'amplitude doit être un nombre fini ; NaN, Infinity, les chaînes vides et les valeurs manquantes sont rejetés et ne sont pas facturés.

La phase est-elle en degrés ou en radians ?

En radians. Convertissez d'abord les degrés en multipliant par π/180. Une conversion silencieuse en degrés ferait diverger les corrigés de classe et les goldens, donc le contrat ne convertit pas les unités à votre place.

Quelles unités dois-je utiliser pour l'amplitude et le temps ?

Toute unité de longueur cohérente pour l'amplitude (mètres en SI) ; le déplacement est renvoyé dans cette même unité. Le temps est en secondes et la pulsation en radians par seconde. Un ω nul est admis et donne la constante A·cos(φ).

Comment obtenir la pulsation à partir d'une fréquence en hertz ?

Multipliez la fréquence par 2π pour l'avoir en radians par seconde. Dans l'autre sens, la période d'une oscillation complète vaut 2π divisé par la valeur absolue de la pulsation.

Que signifie une amplitude négative ?

Elle équivaut à décaler la phase de π : l'oscillateur suit le même mouvement, mais part du côté opposé. Le calcul l'accepte telle quelle.

Tout sur cette page est disponible par programmation. Cette section s'adresse aux équipes qui veulent l'intégrer à leurs systèmes ; les autres peuvent simplement utiliser l'outil ci-dessus.

POSThttps://api.kit.forhosting.com/phys/simple-harmonic-motion

Authentification par jeton Bearer : un seul POST met la tâche en file d’attente, et le résultat vous parvient par webhook ou lien signé.

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/phys/simple-harmonic-motion \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"amplitude":4,"angular_frequency":2,"phase":0,"time":0}'
{
  "amplitude": 4,
  "angular_frequency": 2,
  "phase": 0,
  "time": 0
}
{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "phys.simple_harmonic_motion",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

L’API est asynchrone : chaque appel renvoie un task_id immédiatement, puis vous interrogez l’état à raison d’une requête par seconde.

par requête$0.002

Le prix est publié, sans tokens ni crédits. Une tâche qui échoue n’est pas facturée.

HTTPCodeSignification
401unauthorizedClé API absente ou invalide : vérifiez l’en-tête Authorization.
402insufficient_balanceSolde insuffisant : rechargez votre compte pour lancer cette tâche.
404unknown_typeType de tâche inconnu : vérifiez le champ type de votre requête.
429rate_limitedTrop de requêtes : ralentissez la cadence, puis réessayez.

La position à l'instant t est la sinusoïde de forme fermée x(t) égale à A fois le cosinus de oméga t plus phi, où A est l'amplitude, oméga la pulsation en radians par seconde et phi la constante de phase en radians. Ce calculateur évalue ce déplacement pour toute amplitude, pulsation, phase et temps finis, et renvoie aussi la vitesse et l'accélération à partir du même argument. L'amplitude doit être un nombre fini ; Infinity, NaN et les valeurs manquantes échouent avec invalid_input et ne sont pas facturés.

Ce que signifie x(t) = A cos(ωt + φ)

Cette capacité évalue ce cosinus aux quatre nombres que vous envoyez et n'intègre aucune équation différentielle, si bien que des entrées identiques produisent toujours le même JSON.

Contrat d'entrée, unités et erreurs

Envoyez par POST un corps JSON avec quatre nombres finis obligatoires : amplitude A, angular_frequency oméga en radians par seconde, phase phi en radians et time t en secondes. Chaque champ peut arriver comme nombre JSON ou comme chaîne numérique ; les alias A et amp, omega w et angular_freq, phi phase_constant et phase_rad, et t sont acceptés et projetés sur les noms canoniques afin qu'un formulaire et un script partagent un seul contrat. Les valeurs non finies, les champs manquants et les chaînes vides échouent avec invalid_input en nommant le champ. Une amplitude négative est admise car elle équivaut à ajouter pi à la phase ; une amplitude nulle donne un déplacement de repos zéro à tout instant. Associez la réponse à votre propre tracé si vous avez besoin d'une série temporelle ; ce point d'entrée évalue un instant par requête.

Où un calculateur de déplacement MHS trouve son utilité

Les salles de classe et les plateformes de tutorat utilisent un calculateur de mouvement harmonique simple pour que les apprenants vérifient x de t pour des A, oméga, phi et t arbitraires sans mélanger les conventions sinus et cosinus ni oublier que la phase est en radians. Les moteurs de jeu et d'animation qui simulent une bouée qui tangue, une enseigne qui oscille ou un HUD qui respire utilisent le même cosinus, et ont besoin d'une fonction pure qui ne dépend jamais de Date de l'horloge murale pour qu'un fichier de relecture reste bit-stable. Une validation en échec ne consomme pas le solde. Gardez les requêtes petites, figez le déplacement arrondi dans les tests, et vous obtiendrez des positions reproductibles pour les devoirs, les greffons LMS et les workers de bordure sans dresser vous-même un solveur numérique d'EDO. Les générateurs d'épreuves ont besoin d'un oracle déterministe qui marque une amplitude non finie comme invalid_input au lieu de renvoyer silencieusement un NaN qu'un correcteur défectueux pourrait traiter comme un zéro numérique. Les cahiers de laboratoire qui enregistrent des traces masse-ressort connaissent souvent l'amplitude à la règle, la période au chronomètre (d'où oméga égal à deux pi sur T) et une phase d'après la position de départ ; évaluer le déplacement à un instant choisi est le premier pas avant de superposer une courbe théorique sur un fichier de barrière optique. Les ingénieurs de commande et de vibration échantillonnent une forme modale non amortie sur une liste d'instants en construisant les tests unitaires d'un intégrateur plus large ; appeler une petite API parse évite de tirer un système de calcul formel pour quatre scalaires. Comme l'implémentation est du parse pur de niveau A, chaque appel réussi coûte le tarif de base publié $0.002 sans jetons de modèle et sans réseau sortant.

Traces de laboratoire et superposition de barrière optique

Évaluez la position théorique du MHS aux instants choisis à partir d'une amplitude mesurée, d'un ω dérivé de la période et de la phase de départ, puis superposez-la à la trace enregistrée.

Animation, jeux et tests unitaires

Animez un mouvement de tangage ou de balancement avec un cosinus déterministe qui ne dépend jamais de Date, afin que relectures et fixtures d'intégrateur restent bit-stable.

Quelle est la formule du déplacement en mouvement harmonique simple ?

x(t) = A · cos(ωt + φ), où A est l'amplitude, ω la pulsation en rad/s, φ la constante de phase en radians et t le temps en secondes. L'API renvoie aussi la vitesse −Aω sin(ωt+φ) et l'accélération −Aω² cos(ωt+φ).

Combien coûte le calculateur de mouvement harmonique simple ?

L'outil du navigateur est gratuit. Les requêtes API utilisent le solde prépayé KIT à $0.002 par appel réussi ; une entrée invalide n'est pas facturée.

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