기계공학실험A 동역학 결과보고서 (2024년도 2학기)

목차

1. 실험내용에 관한 전반적인 정리
2. 질량 관성모멘트의 측정

본문내용

(1) 비선형진동의 이해를 위한 실험 : 단진자(Simple Pendulum)
① 실험 목적
단진자 각도가 변함에 따라 변위가 큰 경우 및 작은 경우의 주기와 시간을 측정하여 단진자 고유진동수를 찾을 수 있다. 실험값과 이론값을 비교해 차이가 있음을 확인하고 비선형 시스템의 해석을 통해 오차가 발생함을 이해한다.

④ 고찰
이번 실험에서는 단진자 각도를 변화해가며 단진자의 고유진동수를 측정해 실험으로 측정한 단진자 시스템의 고유진동수와 이론적으로 유도한 단진자 시스템의 고유진동수를 비교하는 실험을 진행하였다. 실험을 통해 얻은 값은 초기각도 10°, 45°, 80°에서 20번 왕복하였을 때 걸리는 시간이 24.4초, 24.9초, 27.8초로 각각 0.8197Hz, 0.8032Hz, 0.7194Hz와 같은 실험값을 얻었으며, 이론값으로는 0.8087Hz의 값을 얻었다. 오차율은 각각 0.0136, 0.0067, 0.1103의 값을 얻을 수 있었다.

위와 같이 실험값과 이론값이 차이가 보이는 이유는 다음과 같다. 먼저, 각도와 시간을 전자 측정이 아닌 사람인 실험자가 관찰을 통해 측정하였으므로 측정오차에서 발생하는 오차가 생겨난다. 두 번째 요인으로는, 이론에서는 2D으로 가정한 후 계산하였으나, 실제 운동에서는 3차원에서 이루어지므로 z방향에서의 운동으로 인한 오차가 발생할 수 있다. 세 번째 요인으로는, sin를 로 근사시킬 때의 오차가 발생한다. 진동수를 유도하는 과정에서 sin를 로 근사하였으나, 이는 가 매우 작은 경우에 적용이 되는 것이지 80°와 같은 경우에서는 근사를 적용할 경우 테일러 급수에서 order가 큰 항에서 오차가 발생한 것으로 보인다. 마지막으로, 실험 장비와 공기끼리의 마찰로 인한 오차가 발생하였을 수 있다.

(2) 질량 관성모멘트의 측정
① 실험 목적

참고자료

· 없음