진동및메카트로닉스 2자유도 스프링-질량 시스템 가진실험 보고서

소개글

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목차

1. 실험목적
2. 실험이론
3. 실험도구
4. 실험순서
5. 실험결과
6. 비고 및 고찰

본문내용

실험목적
2자유도계의스프링-질량 시스템의 가진을 통한 고유 진동수와 고유 진동모드의 측정
실험이론
(1)필수개념
공진
공진이란 가진 주파수들이 하나 이상의 고유 진동수들과 실제로 일치할 때 발생하는 상태이다.
공진은 구조물의 고유 진동수가 외력의 주파수와 동일할 때 발생하는데, 이때 에너지 전달이 최대가 된다. 또한 공진점에서는 진폭이 최대가 된다. 공진이 일어나면 기계 구조물의 기능이 저하되고 파괴가 발생한다. 그렇지 않더라도 구조물의 소음이나, 인체에 유해한 진동을 유발한다.
이를 해결하기 위해서는 기계 구조물의 운동 및 위치에너지를 변환시키거나, Damping 계수를 크게하는 방법 등이 있다.
자유도

자유도란 물체의 움직임을 표현하기 위해 도입한 개념으로, 물체가 이동하는 방향의 개수와 회전할 수 있는 방향의 개수의 합을 나타낸다. 만약에 물체가 한방향으로만 움직인다면 이를 1자유도라 할 것이다. 이번 실험에서는 2자유도 물체를 배우게 되는데,

위 그림에서 보면, 서로 2가지의 물체가 각각 하나의 자유도를 가지고 있다. 그렇기 때문에 이 시스템의 총 자유도는 2라고 할 수 있다. 자유도를 더하는 이유는 앞의 물체의 움직임을 안다고 해서 뒤 물체의 움직임을 알 수 있는 것이 아니기 때문이다. 그반대도 마찬가지이다.
고유진동수
고유 진동수란 계의 자유 진동의 주파수이다. 즉 외력이 없는 상태에서의 떨림 주파수를 말한다. 이는 진동하는 물체의 고유한 성질이다. 또한 질량과 강성의 함수이기도 하다. 고유진동수는 그 물체의 자유도 만큼 존재한다. 또한 각각의 고유 진동수로 진동하는 물체의 변형 모양을 해당 고유진동수에 대한 고유모드 형상이라고 부른다. 즉 1차 모드형상은 1차 고유진동수로 진동하는 물체의 진동형상을 의미하고, 물체가 가장 쉽게 변형할 수 있는 모양을 의미한다.
가속도센서
가속도센서란 지구의 중력가속도를 기준으로 사물이 얼마만큼의 힘을 받고 있는지를 측정하는 센서이다. 따라서 센서에 작용하는 중력가속도를 x,y,z축 벡터로 나누어서 크기를 측정한다. 또한 가만히 있는 상태에서도 특정한 값을 갖기 때문에 기울어진 정도를 파악하거나 진동을 파악하는데 많이 사용된다.

참고 자료

없음