과고 물리 1등급의 감쇠진동 실험보고서

소개

감쇠진동 실험에 대한 상세한 실험 방법과 파스코 거리 센서를 이용해, 거리, 속도 센서 두 개를 이용하여 두 가지 방법으로 빗면에서 감쇠진동하는 물체에 대한 분석을 진행함. 결과에 대한 해석을 자세히 적음

목차

1. 실험 목적
2. 이론적 배경
3. 준비물
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 결론 및 고찰
7. 참고논문

본문내용

1. 실험 목적
용수철에 연결된 물체의 운동을 센서를 이용해 측정하여, 물리 실험 기구들에 대한 지식을 얻고, 주기에 영향을 주는 파라미터를 이론적으로 분석하여 실험을 통해 이해한다.

2. 이론적 배경
2. 단순조화진동
진동을 연구할 수 있는 가장 간단한 계는 용수철의 한쪽 끝에 달려 있는 토막의 운동을 들 수 있다. 마찰이 없을 때 토막은 x=+A와 x=-A의 두 극값 사이를 진동하게 되는데 A를 진동의 진폭(amplitude)이라고 부른다. 평형상태로부터 변위는 와 같이 주어진다.
초기 위치를 고려하면, 와 같이 쓸 수 있고 이때의 파이를 위상상수 또는 위상각이라고 한다.
우리가 알아볼 단순조화진동자란 다음과 같은 특성들을 가진다.
1) 진폭 A는 일정하다. (진동은 단순운동이다)
2) 진동수와 주기는 진폭에 무관하다 : 진폭이 큰 진동은 작은 진폭의 진동수를 갖는다.(등시성)
3) 요동하는 물리량의 시간 의존성은 단일 진동수를 갖는 사인 또는 코사인의 형태로 나타낼 수 있다. (조화진동을 한다.)
앞서 나타낸 초기위치를 고려한 변위값을 시간에 대하여 한 번 또는 두 번 미분하면 각각 다음과 같은 식이 도출된다.
속도의 극값들 v=wA는 x=0에서 나타나고 가속도의 극값들은 a=w^2*A는 x=-+A에서 나타난다. 원래 식과 시간에 대해 두 번 미분한 식을 비교하면 위와 같은 미분방정식은 역학적 또는 비역학적 진동을 포함한 모든 형태의 단순조화진동의 특성을 나타내는 식이다. 단순조화운동이 일어나기 위해서는 다음의 3가지 조건이 만족되어야 한다. 첫째, 안정된 평형위치가 존재해야 한다. 둘째, 에너지의 손실(예를들면, 마찰에 의한 에너지 손실)이 없어야 한다. 셋째, 위의 식을 가속도의 형태로 나타냄으로서 알 수 있듯이 가속도는 변위에 비례하며, 방향은 변위와 반대가 되어야 한다.

참고자료

· 할리데이 일반물리학