조화 진동

소개글

"조화 진동"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험제목

2. 실험목적

3. 실험이론

4. 관찰 및 결과
1)용수철 상수 측정 실험
2)주기 측정 실험

5. 분석 및 토의
1)[생각해보기] 용수철의 질량을 감안한다면, 식 (3)과 비교하여 주기가 길어질까?
2)[질문 1] "위치와 시간", "속도와 시간"의 그래프의 위상은 얼마나 차이가 있는가?
3)[질문 2] 앞의 질문에 대한 답은 이론적으로 타당한가?

6. 결론

7. 참고문헌

본문내용

1. 실험제목
조화 진동 실험

2. 실험목적
용수철에 매달린 물체의 운동을 측정하고 분석하여 자유로운 조화진동의 기초적인 물리 내용을 이해한다.

3. 실험이론
∙ 복원력(훅의 법칙)
복원력은 평형을 이루고 있는 계에서 외력에 의해 평형이 깨어졌을 때 계가 원래의 평형 상태로 돌아가려는 힘을 말한다. 복원력이 작용하는 대표적인 예로는 용수철의 운동이 있다. 만약 용수철을 잡아당겨 늘릴 경우, 탄성 때문에 용수철에는 늘린 방향의 반대 방향으로 돌아가려는 힘(복원력)이 발생한다. 용수철의 복원력은 훅 법칙을 따르는데, 훅 법칙은 용수철과 같은 탄성이 있는 물체가 외력에 의해 변형되었을 때, 자신의 원래 모습으로 돌아오려는 복원력의 크기와 변형의 정도의 관계를 나타내는 물리 법칙이다. 훅 법칙은 다음의 식으로 나타낼 수 있다.

여기서 는 용수철 상수이다. 용수철 상수는 용수철의 힘 또는 유연한 정도를 나타내는 상수로, 용수철의 고유한 값이며 종류에 따라 다른 값을 가진다. 또한, 는 용수철을 잡아당겨 변화시킨 길이이다. 마지막으로 음의 부호(-)는 복원력이 물체의 운동 방향과 ‘반대 방향’으로 작용함을 의미한다. 이때 식은 용수철 길이 변화가 용수철의 탄성이 유지될 수 있는 한도 이내일 때 적용할 수 있다는 점을 유의해야 한다.
복원력이 작용하는 또 다른 예로는 진자 운동이 있다. 진자가 흔들리지 않고 정지상태에 있을 때, 진자에 가해지는 중력과 장력은 평형을 이룬다. 하지만 진자가 움직이면 중력과 장력 사이의 평형은 깨지며, 원래의 평형 상태로 복귀하려는 복원력이 작용하여 진자가 흔들리게 된다.

∙ 진동
진동은 질량을 갖고 있는 물체가 시간의 변화에 따라 평형상태에 도달할 때까지의 주기적 반복적인 운동을 말한다. 외력과 마찰의 유무에 따라 종류를 크게 분류할 수 있다.

참고 자료

숭실대학교, 물리1및실험이론동영상,( http://myclass.ssu.ac.kr/mod/xncommons/viewer.php?i=153240)
김창배 외 8명, (2020), 대학물리학실험, 북스힐
위키백과, (https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A1%B0%ED%99%94_%EC%A7%84%EB%8F%99%EC%9E%90)
나무위키, (https://namu.wiki/w/%EC%A7%84%EB%8F%99%ED%95%99)