용수철의 합성과 감쇄진동 분석

소개

이 실험에서는 총 3개의 실험을 진행한다. 하나의 실험은 용수철의 직렬연결에서 용수철 상수가 어떻게 변하는지 확인할 것이다. 하나의 실험은 용수철의 병렬연결에서 용수철 상수가 어떻게 변하는지 확인할 것이다. 그리고 마지막 실험에서는 빗면에서 용수철에 연결된 추가 진동할 때 그 감쇄진동 그래프가 어떻게 나타나는지를 분석하고, 이 때 전체 역학계의 총 역학적 에너지가 시간에 따라 어떤 방식으로 변화하는 지를 살펴볼 것이다.

목차

Ⅰ. 서론 3
1. 실험 배경 및 동기 3
2. 실험 목적 3

Ⅱ. 이론 3
1. 훅의 근사 ( Hooke`s Approximation ) 와 용수철의 합성 3
2. 감쇄진동 ( Damped Oscillation ) 4

Ⅲ. 실험 방법 4
1. 실험 장치의 특성 4
2. 실험 절차 5

Ⅳ. 결과 및 분석 6
1. Hooke`s Approximation에 의한 합성 용수철상수 측정 6
2. 진동주기에 의한 합성 용수철상수 측정 8
3. 용수철의 변형력에 의한 감쇄진동 분석 9

Ⅴ. 결론 10

Ⅵ. 참고문헌 10

본문내용

Ⅰ. 서론
1. 실험 배경 및 동기
용수철은 현대 산업 사회에서 그 단순성에 반하여 실로 매우 중요한 위치를 차지하고 있다. 자동차의 충격 흡수 장치에서부터 시작해서 용수철저울 까지 그 응용 범위는 매우 넓다. 용수철의 물리적 특성은 바로 그 변형에 비례하고 반대방향으로 복원력을 가한다는 것이다. 이는 흔히 용수철 상수(spring constant)라고 알려진 로서 주어진다.
그러므로 다양한 역학적 기계에서의 용수철의 응용에 대해 알기 위해서는 용수철이 합성 되었을 때 - 직렬연결 또는 병렬연결 - 용수철 상수 가 어떻게 변하는지 분석해볼 필요가 있다. 뿐만 아니라 용수철은 변형에 비례하는 복원력을 제공하기 때문에 그 변형의 제곱에 비례하는 위치에너지 를 저장한다. 이것이 단조화운동과 같은 역학계에서 어떤 역할을 하는지를 알아보아야 진정으로 용수철의 공학적 역할에 대해 이해할 수 있을 것이다.

2. 실험목적
이 실험에서는 총 3개의 실험을 진행한다. 하나의 실험은 용수철의 직렬연결에서 용수철 상수가 어떻게 변하는지 확인할 것이다. 하나의 실험은 용수철의 병렬연결에서 용수철 상수가 어떻게 변하는지 확인할 것이다. 그리고 마지막 실험에서는 빗면에서 용수철에 연결된 추가 진동할 때 그 감쇄진동 그래프가 어떻게 나타나는지를 분석하고, 이 때 전체 역학계의 총 역학적 에너지가 시간에 따라 어떤 방식으로 변화하는 지를 살펴볼 것이다.

Ⅱ. 이론
1. 훅의 근사(Hooke`s Approximation)와 용수철의 합성
용수철이 만큼 변형될 때 그 변형력 의 크기는 다음 식 ①과 같이 주어진다.

이 때 음의 부호는 변형력이 항상 변위의 방향에 반대되어 작용한다는 것을 의미한다. 이것을 바탕으로 합성 용수철 상수가 어떻게 변화하는지를 알아볼 수 있다.
먼저 용수철 상수가 각각 , , ... , 인 개의 용수철을 직렬 연결한다고 하자. 이때의 합성 용수철 상수 는 다음 식 ②에 의해 주어진다.

참고자료

· 없음