#11 Driven Damped Harmonic Oscillations

소개

카이스트 일반물리학실험 A+ 받은 자료입니다.

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본문내용

#11 Forced Harmonic Oscillations
실험목적
물체의 조화운동을 확인하고, 고유진동수 근처에서의 물체의 운동을 관찰한다.
이론적 배경
Harmonic motion은 해석하면 진자운동이라는 말로서 진자운동에는 Simple harmonic motion 즉, 단진자운동이 있고, 이 단진자운동에 저항과 힘 (damped와 driven)이 다르게 작용하여 네 가지 다른 진자운동이 형성될 수 있다. 진자운동에는 용수철, 감쇠상수, 물체의 질량, 힘의 진폭과 진동수 등 총 5가지의 변인이 존재할 수 있다. 이 변인들을 다르게 해줌으로서 다른 형태의 파형을 얻을 수 있는 것이다. 각각의 4가지 서로 다른 파동의 형태마다 각각 다른 특징을 가지고 있고, 서로 다른 풀이 방정식을 가지고 있다. 이에 대해서는 잠시 후 자세하게 설명할 것이다. 이번 실험에서는 oscillator와 magnet을 이용하여 힘의 진동수와 damped의 정도 즉, 저항의 정도를 다르게 하여 실험의 변화를 주었다.
◎ Oscillating system
이 실험에서의 Oscillating 시스템은 두 개의 용수철에 연결되어 있는 디스크로 구성되어 있다. 두 개의 용수철은 디스크를 기준으로 양쪽에 달려서 디스크가 전후로 진동 할 수 있도록 설치되어있다. 이때의 진동을 torsion pendulum이라고 하고 그 주기는 다음과 같다.
는 관성모멘트를 나타내며, 는 용수철의 탄성계수이다. 이 때 디스크의 반지름과 무게를 재어, 디스크의 관성모멘트를 구할 수 있다().
용수철의 탄성계수는 토크의 크기, 그리고 회전하는 각도를 통해서 을 이용하여 구할 수 있다.

참고자료

· 없음