실진자 실험과 외팔보 충격실험

목차

1. 실험 개요
2. 실험의 목적
3. 실험 장비
4. 관련이론
5. 실험 과정
6. 실험 결과

본문내용

◆실험 개요
(1)실진자 실험
모든 물체는 그 물체의 고유진동수(Natural Frequency)를 가지고 있다. 고유진동수는(Natural Frequency) 물체가 가지고 있는 고유의 진동수이다. 이러한 고유진동수와 외부진동수가 일치하게 되면, 그 물체에 심각한 변형이나 파손이 일어나게 된다. 물체의 고유진동수와 외부진동수가 같게 되어 나타나는 현상이 공진(resonance) 현상이라고 한다. 공진현상의 단적인 예는 바로 타코마 다리 붕괴 사건이다. 1940년 11월 7일 워싱턴 주 타코마 해협에 놓인 다리가 시속 70km/h도 되지 않는 바람에 무너진 사건이 있었다. 초기 다리 설계에서는 다리가 시속 190km/h의 강한 바람에도 견딜 수 있도록 튼튼하게 설계되어있었지만 그에 한참 미치지 못하는 바람 속도에 다리는 붕괴 되었다. 이유인즉슨 바람에 의한 외부진동수가 다리 자체의 고유진동수와 같게 되어 공진현상이 발생하였기 때문인데, 공진현상으로 인해 진동 진폭이 점점 커져 결국 다리가 무너지는 상황까지 발생하게 되었다. 이 후부터 설계에서 진동의 중요성은 매우 명확해 졌다.

(2)외팔보(Cantilever) 충격 실험
외팔보란 한쪽 끝은 고정되고 다른 쪽 끝은 자유로운 들보이다. 외팔보는 고정단에 발생하는 굽힘 모멘트와 전단력을 통해 하중을 지지한다. 외팔보는 교량이나 탑 등의 고정 구조물에 많이 사용되는데, 이에 외부적인 충격이 가해지면 외팔보가 진동하게 된다. 외부 충격에 의한 외팔보의 두께, 충격지점으로 부터 거리 및 재료 선정은 모든 설계에서 중요한 요소로 작용한다.

◆실험의 목적
(1)실진자 실험
우리 주변에서 볼 수 있는 물체는 형상이 매우 복잡한 구조를 가지고 있다. 이런 복잡한 현상은 역학적으로 해석하기 매우 어려운데, 이유는 물체의 질량관성모멘트(Moment of Inertia, I)를 구하기 매우 어렵기 때문이다. 그렇기 때문에 이번 실진자 실험을 통해 우리는 고유진동수를 측정해 역으로 질량관성모멘트를 구하는 것을 목적으로 한다.

참고 자료

없음