Une page de Wikiversité, la communauté pédagogique libre. Aller à la navigation Aller à la recherche Fiche mémoire sur les transformées de Laplace usuelles En raison de limitations techniques, la typographie souhaitable du titre, « Fiche: Table des transformées de Laplace Transformée de Laplace/Fiche/Table des transformées de Laplace », n'a pu être restituée correctement ci-dessus. Transformées de Laplace directes ( Modifier le tableau ci-dessous) Fonction Transformée de Laplace et inverse 1 Transformées de Laplace inverses Transformée de Laplace 1
On obtient alors directement de sorte que notre loi de comportement viscoélastique devient simplement σ * (p) = E * (p) ε * (p) ε * (p) = J * (p) σ * (p) Mini-formulaire La transformée de Laplace présente toutefois, par rapport à la transformée de Fourier, un inconvénient majeur: la transformée inverse n'est pas simple, et la détermination d'une fonction f (t) à partir de sa transformée de Laplace-Carson f * (p) (retour à l'original) est en général une opération mathématique difficile. Elle sera par contre simple si l'on peut se ramener à des transformées connues. Il est donc important de disposer d'un formulaire. On utilisera avec profit le formulaire ci-dessous. original transformée On remarquera dans la dernière formule la présence nécessaire de la fonction de Heaviside: ceci rappelle que la transformée de Laplace-Carson s'applique uniquement à des fonctions f(t) définies pour t > 0 et supposées nulles pour t < 0. Elle sera en général non écrite car sous-entendue. On écrit donc par application de la dernière formule ce qui, en viscoélasticité nous suffira le plus souvent, car on trouvera en général nos transformées sous forme de fractions rationnelles.
Définition et propriétés Partant d'une fonction f (t) définie pour tout t > 0 (et par convention supposée nulle pour t < 0), on définit sa transformée de Laplace-Carson par On notera, par rapport à la transformation de Laplace classique, la présence du facteur p avant l'intégrale. Sa raison d'être apparaîtra plus loin. Une propriété essentielle de cette transformation est le fait que la dérivée par rapport au temps y devient une simple multiplication par p substituant ainsi au calcul différentiel un simple calcul algébrique, c'est ce que l'on appelle le « calcul opérationnel » utilisé avec succès dans de nombreuses applications. On remarquera dans notre écriture la notation D / Dt, symbole d'une dérivation au sens des distributions, et l'absence de la valeur de la fonction à l'origine. On trouve en effet dans les formulaires standard la formule mais la présence de ce terme f (0) correspond à la discontinuité à l'origine de la fonction f, nulle pour t < 0 par convention, et donc non dérivable au sens strict.
Transformée de Laplace: Cours-Résumés-Exercices corrigés Une des méthodes les plus efficaces pour résoudre certaines équations différentielles est d'utiliser la transformation de Laplace. Une analogie est donnée par les logarithmes, qui transforment les produits en sommes, et donc simplifient les calculs. La transformation de Laplace transforme des fonctions f(t) en d'autres fonctions F(s). La transformée de Laplace est une transformation intégrale, c'est-à-dire une opération associant à une fonction ƒ une nouvelle fonction dite transformée de Laplace de ƒ notée traditionnellement F et définie et à valeurs complexes), via une intégrale. la transformation de Laplace est souvent interprétée comme un passage du domaine temps, dans lequel les entrées et sorties sont des fonctions du temps, dans le domaine des fréquences, dans lequel les mêmes entrées et sorties sont des fonctions de la « fréquence ». Plan du cours Transformée de Laplace 1 Introduction 2 Fonctions CL 3 Définition de la transformation de Laplace 4 Quelques exemples 5 Existence, unicité, et transformation inverse 6 Linéarité 7 Retard fréquentiel ou amortissement exponentiel 8 Calcul de la transformation inverse en utilisant les tables 9 Dérivation et résolution d' équations différentielles 10 Dérivation fréquentielle 11 Théorème du "retard" 12 Fonctions périodiques 13 Distribution ou impulsion de Dirac 14 Dérivée généralisée des fonctions 15 Changement d'échelle réel, valeurs initiale et finale 16 Fonctions de transfert 16.
$$ Théorème: Soit $f$ une fonction causale et posons $g(t)=\int_0^t f(x)dx$. Alors, pour tout $p>\max(p_c, 0)$, on a $$\mathcal L(g)(p)=\frac 1p\mathcal L(f)(p). $$ Valeurs initiales et valeurs finales Théorème: Soit $f$ une fonction causale telle que $f$ admette une limite en $+\infty$. Alors $$\lim_{p\to 0}pF(p)=\lim_{t\to+\infty}f(t). $$ Soit $f$ une fonction causale. Alors $$\lim_{p\to +\infty}pF(p)=f(0^+). $$ Table de transformées de Laplace usuelles $$\begin{array}{c|c} f(t)&\mathcal L(f)( p) \\ \mathcal U(t)&\frac 1p\\ e^{at}\mathcal U(t), \ a\in\mathbb R&\frac 1{p-a}\\ t^n\mathcal U(t), \ n\in\mathbb N&\frac{n! }{p^{n+1}}\\ t^ne^{at}\mathcal U(t), \ n\in\mathbb N, \ a\in\mathbb R&\frac{n!
1 Définition de la fonction de transfert 16. 2 Blocks diagrammes 17 Produit de convolution 18 Annexe 1: Décomposition en éléments simples 19 Annexe 2: Utilisation des théorèmes 19. 1 Dérivation temporelle 19. 2 Dérivation fréquentielle 19. 3 Retard fréquentiel 19. 4 Retard temporel 19.
La décomposition en éléments simples de cette fraction rationnelle permettra alors de revenir à l'original par application de ces transformées élémentaires. On trouve ainsi La dernière formule par exemple s'obtient simplement en réduisant la fraction qui, par identification, donne A et B d'où l'original Enfin on remarque que les comportements asymptotiques pour t → 0 et t → ∞, dont on verra plus loin la signification, s'obtiennent à partir de ceux pour p → ∞ et p → 0 respectivement: t → ∞ p → 0 t → 0 p → ∞