[초급물리실험] 강제조화 운동

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 기구
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 결과에 대한 논의
7. 실험에 대한 결론
8. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적
이번 실험의 목적은 용수철에 강제로 일정한 주파수의 운동을 걸어줬을 때 나타나는 현상에 대해 분석하는 것이다. 용수철 상수를 구해내고 이로부터 각진동수를 계산하여 강제진동을 걸어줄 것이다. 용수철의 고유진동수와 비슷한 주파수를 걸어줬을 때 맥놀이 현상이 나타나고, 같은 주파수를 걸어줬을 때는 공명현상이 나타난다.

2. 실험원리
가. 단조화운동
단조화운동이란 훅의 법칙에 의한 복원력 만을 받아 운동하는 계이다. 마찰력이 작용하지 않는 이상적인 상태를 가정하기 때문에 이 운동은 영원히 지속된다. 진폭과 진동수가 일정한 사인모양 진동을 한다.

나. 감쇠운동
감쇠운동은 마찰 또는 공기 저항같은 비보존력에 의해 계의 역학적 에너지가 감소하는 운동이다. 저항력은 속력에 비례하며 운동방향과 반대쪽으로 작용한다. (여기서 b는 감쇠 계수로서 상수이다)로 표현될 수 있으며, 계의 복원력은 이므로 뉴턴의 제 2법칙을 이용하여 변위에 관한 식으로 정리하면 다음과 같이 쓸 수 있다.

다. 강제조화 운동
강제조화 운동이란 주기적으로 변하는 구동력에 의하여 움직이는 운동이다. 진동자와 주위 매질로 구성된 계는 비고립계이다. 구동력이 일을 하여 계의 진동에너지와 물체와 매질의 내부 에너지는 증가한다. 충분한 시간이 경과한 후, 한 주기당 구동력으로부터 주입되는 에너지의 양이 내부에너지로 변환되는 역학적 에너지의 양과 같을 때, 계는 진폭이 일정하게 유지되는 정상 상태의 조건에 도달한다. 식에서 일 때 진폭이 최대가 된다. 고유 각진동수 근처에서 진폭의 급격한 증가를 공명이라 하며, 자연 진동수 을 계의 공명 각진동수라고도 부른다.

참고 자료

대학물리학Ⅰ, Raymond A. Serway and John W. Jewett 원저, 북스힐, 352~372p