구조물 가진실험 보고서

목차

Ⅰ. 공통
1. 구조물의 형태에 따른 고유 진동수의 차이에 대한 분석
2. 공진현상을 활용한 예시를 찾아서 기술한다.

Ⅱ. 실험 1
1. 실험목적
2. 실험 방법 및 내용
3. 실험 장치
4. 결과 (길이별 고유 진동수)
5. 관련이론
6. 2차유도계에서 2개의 공진주파수 구하는 방법

Ⅲ. 실험 2
1. 실험 내용
2. Fourier Transform과 Laplace Transform과의 관계
3. FFT 그래프 분석
4. Labview BlockDiagram 분석

본문내용

1. 구조물의 형태에 따른 고유 진동수의 차이에 대한 분석
진동은 질량(mass), 스프링(spring), 댐퍼(damper)로 구성되는 수학모델을 사용하여 설명할 수 있다. 질량이 1개이며 움직이는 방향이 1개인 1자유도의 경우에는 고유 진동수는 1개가 나타난다. 그리고 질량이 2개이며 움직이는 방향이 1개인 2자유도의 경우에는 고유 진동수는 2개가 나타난다. 이처럼 n자유도(다자유도)의 경우에는 고유 진동수도 n개가 나타난다. 즉, 자유도 수와 고유 진동수의 수는 같게 나타난다고 할 수 있다. 물체들은 분포질량을 갖는다. 여기에는 힘을 주는 방법에 따라 수없이 많은 변형의 형태가 존재하게 된다. 연속체는 무한개의 자유도를 갖는다고 할 수 있다. 이 말은 무한개의 고유 진동수를 가진다는 말이다. 즉, 구조물의 형태는 수없이 많은 변형의 형태가 존재하기 때문에 구조물의 질량과 강성에 따라 고유 진동수가 차이가 난다.

2. 공진현상을 활용한 예시를 찾아서 기술한다.
2.1 자기공명단층 촬영장치(MRI)
자기공명단층 촬영장치는 공진현상의 원리를 활용한 것이다. X선을 사용하지 않으면서 인체의 단면을 선명하게 사진 찍는 MRI의 기본 원리는 인체의 대부분을 차지하고 있는 물을 공진 시키는 것이다. 신체검사를 하고 있는 사람의 몸에 자기장을 걸어주면 몸 안에 있는 수소에 의해 외부의 전자기파로부터 특정 진동수의 에너지를 흡수한다. 흡수된 에너지가 다시 낮은 상태로 될 때까지의 시간은 질병을 가진 세포에 따라서 다른데, 이 차이를 측정해서 우리 몸 내부의 질병여부를 파악하게 된다.
2.2 라디오 주파수 맞추기, TV채널 바꾸기
이 부분도 공진현상의 원리가 적용된다. 우리가 라디오 주파수나 채널을 맞춘다는 것은 라디오/TV 내부의 회로 진동수를 방송국의 전파 진동수와 일치시키는 일종의 공진이다. 이러한 공진 현상을 이용해 각 방송국의 고유의 주파수와 일치하는 주파수를 선택하여 방송을 수신하게 되는 것이다.

참고 자료

장승호, 『알기 쉬운 기계진동학』, 공감북스(2017), p115~p117
위키백과, “공진”,https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B3%B5%EB%AA%85 (2017.05.31)
구글, “고유진동수”, http://nfx.co.kr/techpaper/keyword_view.asp?idx=428 (2017.05.31)위키백과, “푸리에 변환”
https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%91%B8%EB%A6%AC%EC%97%90_%EB%B3%80%ED%99%98 (2017.05.31)
네이버, “푸리에 변환과 라플라스 변환”
http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=spacebug&logNo=220646527334 (2017.05.31)
구글, “고속 푸리에 변환”
http://bluelimn.tistory.com/entry/FFT-Fast-Fourier-Transform-%EA%B3%A0%EC%86%8D-%ED%91%B8%EB%A6%AC%EC%97%90-%EB%B3%80%ED%99%98 (2017.05.31)