일반물리학실험 - 강제 감쇠진동 실험보고서 (일반 물리 실험 A+ 보고서)

소개글

카이스트 일반물리학 실험시간에 A+ 받은 보고서입니다. 강제감쇠진동 (Driven Damped Harmonic Oscillations) 에 대한 실험입니다.

목차

1. 실험목적 및 이론
2. 실험과정 (매뉴얼참조)
3. 실험결과
4. 실험결과분석
5. 오차분석

본문내용

I. 실험 목적 및 이론

자연계에서 일어나는 현상 중 가장 흔하면서도 중요한 진동계를 실험을 통해 이해한다.
특히 진동계에 외부의 영향이 주어졌을 때 시스템의 반응을 살펴본다.

(1) 용수철 상수 측정 / 진동계의 고유진동수 측정
(2) 용수철 단진동의 마찰에 의한 감쇠지수 측정
(3) 구동주파수의 변화에 따른 진동계의 반응(진폭 및 위상 관찰)

진동계는 스프링과 질량계로 이루어져 있으며 질량계는 다시 추와 눈금자로 이루어져 있다. 여기서 눈금자는 빛이 투과할 수 있는 곳과 투과할 수 있는 곳으로 나누어져 있으며 이를 광센서로 구분함으로써 진동하는 추의 진폭과 위상을 측정할 수 있도록 설계되어 있다. 또한 스프링의 다른 한 쪽에는 휠에 연결된 실이 붙어있다. 휠을 회전시키면 실이 진동하게 되며 이는 스프링과 추로 구성된 진동계를 다양한 주파수와 진폭으로 강제진동 시키게 된다. 이렇게 어떤 고유한 특성을 지닌 진동계에 외부의 영향이 있을 경우 진동계의 운동을 관찰할 수 있다.

(1) 자연 진동

III. 실험오차 분석


오차의 원인

◆ 눈금자가 진동하면서 중심이 계속 움직였다. 한 번 한 번 실험할 때마다 새롭게 중심을 맞추어 줌으로써 오차를 줄였지만, 이로 인해서 제대로 된 실험 결과가 얻어지지 않았다.
◆ 맥놀이 실험에서 맥놀이 효과와 저항에 의해서 일어나는 감쇠진동을 한꺼번에 관찰할 수 있었다.
◆ 맥놀이 실험에서 데이터를 눈으로 빠르게 읽은 후 기록하였기 때문에 그 부분에서 오차가 생겼을 수 있다.
◆ 구동 주파수와 진폭과의 관계 실험에서 상당히 작은 주파수 간격임에도 불구하고 주파수가 일정하게 유지되지 않아 실험에 어려움이 있었고, 오차가 발생했다.
◆ 실제로 진폭이 큰 구간에서는 주기가 달라지지만, 이 실험에서는 그것을 무시했으므로 오차가 발생할 수 있다.

참고 자료

없음