일반물리학실험_Driven Damped Harmonic Oscillations

소개글

일반물리학실험_Driven Damped Harmonic Oscillations

목차

1. Introduction
2. Materials&Methods
3. Results & Discussion
4. References

본문내용

1. Introduction
-purpose-
-강제 진동 공명과 감쇠가 존재할 때 진동자의 움직임을 알아본다.
-주기를 가진 힘이 가해질 때 진동이 어떻게 되는 지 알아본다.
-진동수를 구하고, 강제 진동의 위상과 실제 진동의 위상을 비교한다.

-background theory- [2]

회전 운동의 진동주기는 아래와 같다.



(는 용수철 상수 k에 대응되는 값이며 I는 회전 관성임)

1-1) 감쇠 진동

감쇠 진동의 운동 방정식은 다음과 같다.



지수 함수로 놓고 풀 경우 해를 구할 수 있다.



(는 초기 진폭을 의미하며 는 b/m을 나타내는 값이다. w는 를 나타내는 값이다. 을 나타낸다. 는 초기 위상으로서 처음에 진동을 시켜주는 상태에 의해서 결정되는 값이다.)


1-2) 강제 진동

일반적으로 주기를 갖는 외력이 들어가는 경우 방정식은 아래와 같다.



최종적으로 얻는 해는 다음과 같다.


(w는 강제 진동의 진동수를 의미하는 값이다. 그리고 나머지 상수들은 전 이론과 같다. 다만 같은 경우에는 강제 진동과 실제 진동의 위상차를 나타내는 값이다.)
값을 좀 더 정량적으로 나타내면 아래와 같다.

2. Materials&Methods -[2]
-materials-
Power Supply, Stand, Computer, Data Studio, Rotary Sensor, Spring
-methods-
2-1) 감쇠 진동

(1) 먼저 자석을 최대한 먼 거리에 배치시킨다.
(2) Power Supply를 끈다.
(3) 데이터 스튜디오를 열고 그래프 그릴 준비를 한다.(signal generator off시킨다.)
(4) 적당한 만큼 원판을 돌려서 진동을 시키고, 데이터 스튜디오로 그래프를 그린다.
(5) 그래프를 통해서 주기가 얼마인지 파악한다.

참고 자료

[1] David Halliday et al., Fundamentals of Physics Extended 5th ed
[2] General Physics Laboratory I