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[일반물리] 용수철의 조화진동

등록일 2003.04.06 한글파일한글 (hwp) | 3페이지 | 가격 900원
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목차

1. 실험 목적
2. 기기 및 장치
3. 이론
4. 실험 방법
5. 참고문헌

본문내용

3. 이론
한 쪽 끝이 고정된 용수철의 다른 끝에 힘 F를 가하면 그 힘에 비례하여 용수철이 늘어나는 현상을 Hooke의 법칙이라고 한다. 여기에서 Hooke의 법칙은 고체에 힘을 가하여 변형시키는 경우, 힘이 어떤 크기를 넘지 않는 한 변형의 양은 힘의 크기에 비례한다는 법칙이다. 이 법칙은 고체역학의 기본법칙으로서 1678년 영국의 R.훅이 용수철의 늘어남에 대한 실험적 연구를 통해 발견하였다. 이 법칙이 성립하는 힘의 한계를 비례한계, 이 한계 안에서 힘과 변형량과의 비를 그 변형에 대한 탄성률이라 한다.
예를 들면, 용수철에 추를 달아 놓으면 어느 일정한 무게까지 추의 무게에 비례하여 용수철이 늘어난다. 따라서 이 관계를 그래프로 그리면 직선 부분을 얻게 된다. 이 직선관계가 파괴되는 점 P가 이 경우의 비례한계이다. 일반적으로 이 관계는 늘어남 변형 뿐 아니라 고체의 어떠한 변형에 대해서도 성립한다. 그러나 금속 중 구리와 주철의 경우, 힘과 변형 사이에는 비례부분이 없기 때문에 비례한계가 없다. 훅의 법칙을 응용한 계기로는 용수철저울을 비롯하여 여러 탄성압력계 등이 있다.
용수철이 늘어난 길이를 x라고 하면
(1)
가 성립한다. 여기서 비례상수 k를 용수철의 힘 상수하고 부른다. 여기에서 Hooke의 법칙은 탄성한계 내에서만 작용하지 탄성 한계를 벗어나면 작용하지 않는다. 그림 13-1과 같이 용수철의 밑부분에 질량 m인 물체를 달아 가만히 놓게 되면 상하의 단 조화진동을 시작한다.

참고 자료

일반물리학실험 '한양대학교 출판부'
알기쉬운 물리학 강의 Third Edition by Paul Gittewitt
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