일반물리실험1 실험 7. 용수철 진동과 공진 결과보고서(예비포함)

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목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론
(1) 단순조화운동이란?
(2) 진동 주파수를 결정하는 요소는?

3. 실험 과정 및 결과
1) 용수철 상수 k 측정하기
2) 용수철 진동 중 에너지 변환
3) 고유 진동수
4) 강제 진동

4. 결론

본문내용

1. 실험 목적
용수철에 의해 진동하는 물체에서 자유 진동과 강제 진동의 특성을 이해한다.

2. 실험 이론
(1) 단순조화운동이란?
단순조화운동: 변위에 비례하는 복원력이 작용한 운동
F=-kx(복원력은 물체가 평형 상태에서 벗어나는 방향과 반대 방향으로 작용하여 평형 상태를 복원시키려고 한다.)
-kx=ma m {d ^{2} x} over {dt ^{2}} =-kx
위 식의 해는 삼각함수로 시작할 수 있다.
x(t)=Acos omega t(A=평형에서 최대 변위인 진폭, omega=각진동수)
omegaT=2 PI이므로 주기T= {2 PI } over { omega }
진동수는 주기의 역수이므로 진동수f= { omega } over {2 PI }

<중 략>

3) 고유 진동수

(1) 위와 같은 진동에서 추의 진동 주기를 측정한다. 측정 방법은 각자가 고안한다. (1회 진동의 주기를 측정하면 오차가 크지만, 10회 진동하는데 걸리는 총시간을 측정하면 오차가 줄어든다.) 진동 주기(T)로부터 초당 진동 횟수인 진동수(f=1/T)를 구하라.
역시 ➀ 7.5cm 용수철을 가지고 실험하였으며 50g의 추를 매달았다. 주기는 1번 진동하는 데 걸리는 시간이므로 10번 진동할 때의 시간을 잰 후, 10으로 나눠주었다. 50g의 추를 매달고 10번 진동하는 데 4.82초가 걸렸으므로 주기는 0.482초이다. 따라서 진동수 f는 2.07Hz이다.

(2) 진동 폭이 클 때와 작을 때 진동수에 어떤 변화가 있는지 살펴본다.
진동 폭을 크게 했을 때, 10번 진동하는 데 걸린 시간은 4.71초였다. 이는 진동 폭을 변화시키지 않았을 때와 큰 차이가 나지 않는다. 따라서 진폭은 진동수에 크게 영향을 주지 않는다는 것을 알 수 있다.

참고 자료

없음