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기계공학실험 - 진동실험
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1. 실험 목적
외력에 의해 가진되는 진동을 강제진동이라 한다. 강제진동일 때 변위의 진동수는 가진력의 주파수와 같게 된다. (이 진동시스템에서는 약간밖에 찾을 수 없지만,) 외력에 의한 총 변위 중 마찰과 감쇠효과가 차지하는 양은 시간이 흐름에 따라 점차적으로 줄어든다. 시간이 충분히 흐르면, 초기조건이나 시스템의 고유진동수에 관계없이 가진주파수로 진동하게 된다. 이 실험에서 사각 단면 보가 강제진동을 할 때의 응답이 가진 주파수와 같게 진동하고 또 고유진동수를 구하여 공진이 일어나는 현상을 통해서 이론적으로 구한 값과 실험적으로 나타나는 고유진동수를 비교할 수 있다.
2. 관련 내용
□ 진동의 발생원인
진동은 평형 상태에 있던 물체가 어떤 외부적인 원인에 의해 평형 상태에서 벗어나게 됨으로써 일어난다. 진동하는 물체는 마치 용수철에서처럼 그 물체가 평형 상태에서 벗어나면 그것을 원래의 평형 위치로 되돌리려는 힘을 받는다. 물체를 평형 위치로부터 살짝 잡아당기거나 밀었다 놓으면 이런 힘의 작용으로 물체는 원래 위치로 돌아가는데 원래 위치에서 바로 멈추지 않고 평형 위치를 지나쳐서 얼마간 더 나아가게 된다. 이것은 물체의 관성 때문이다. 이렇게 평형 위치를 지나친 물체에게는 그것을 평형 위치로 끌어당기는 힘들이 아까 하고는 반대 방향으로 미치게 되며 따라서 물체는 다시 되돌아 평형 위치를 향하게 된다. 이런 운동이 반복되어 결과적으로 물체는 평형 위치 주위를 왔다갔다하게 된다. 이 과정에서 물체는 자기가 갖고 있던 역학적 에너지를 마찰에 의한 열에너지로 잃게 되고 결국 물체는 몇 번 왕복운동을 하고 나서는 멈추게 된다.
□ 진동의 분류
(1) 자유진동과 강제 진동
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2014.01.20
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