북스힐 - 물리1. 강제진동

소개

2011년도에 최신으로 작성된 것이며, 다른 결과 레포트와 중복되는 부분은 전혀 없을 것입니다.

물론 성적은 A+ 이었고 전체 성적 1등인 레포트 입니다.

다른 부분보다도 결과 및 토의는 차별화되게 작성되었으니 이용하시는데 큰 도움 되실겁니다.

거품 자료 이용하지 마시고 이거 하나로 과제 잘 마무리 하시길 바랍니다.

목차

1.질문사항

2.데이터

3.결론 및 오차해석

본문내용

5. 질문사항
(1) 강제진동
① 고유 진동수와 공명 현상에 대해 알아보자.
- ① 고유진동수
물체는 각자 고유의 진동수를 가지는데, 고유진동수는 그 물체의 강성과 질량에 관련된다. (여기서 강성은 어떤 물체가 외부로부터 압력을 받아도 모양이나 부피가 변하지 아니하는 단단한 성질이다.) 이를 식으로 표현하면, 고유진동수= 이다. 강성이 4배증가하면 고유진동수는 2배 증가하고, 질량이 4배 증가하면 고유진동수는 2배 감소한다. 이러한 고유진동수와 외부진동수가 일치하게 되면, 그 물체에 심각한 변형이 발생하는데 이는 파손이 될 수 있다는 뜻이다. 그런데 어느 물체나 `감쇠(Damping)`라는 특징이 있다. 이는 물체가 움직이거나 진동하려 할 때 이를 방해하려는 것으로 예를 들어 유리창을 볼펜으로 톡 치면, 유리창이 소리를 내면서 흔들린다. 그런데 고무를 치면, 유리보다는 덜 흔들린다. 이는 감쇠가 유리보다는 고무가 더 크기 때문이다. 따라서 유리와 같은 감쇠가 작은 물체의 고유진동수와 외부진동수가 일치하면 유리는 파손이 된다. 그러나 고무는 큰 변형을 일으킬 뿐 파손되지 않는다. 이때 변형의 크기는 외부 힘의 크기에 비례한다. (이론적론 북소리의 진동수와 파동의 세기 만으로도 유리창을 파손시킬 수 있다.) 그 예로 자동차 타이어에 트레드라고 하는 홈이 있는데 타이어가 도로와 접촉하는 면에 물로 인한 미끄러짐을 방지하기 위한 홈이다. 그런데 자동차가 주행 중에 이 홈이 도로와 부딪히면서 진동을 발생시킨다. 이 진동이 자동차의 많은 부품 중에서 어느 한 가지 부품의 고유진동수와 일치를 하게 된다면, 그 부품은 많은 변형을 일으키며 파손된다. 이러한 현상을 막기 위해서 일정한 진동수가 발생하지 않게 트레드의 홈의 크기가 불규칙하게 되어 있다.

6. 데이터

(1) 추 + 추걸이의 질량 = 0.105 kg

① 주파수(0.90 * ) = 0.753 Hz
② 주파수(0.95 * ) = 0.795 Hz
③ 주파수(0.97 * ) = 0.812 Hz
④ 주파수() = 0.837 Hz
⑤ 주파수(1.03 * ) = 0.862 Hz
⑥ 주파수(1.05 * ) = 0.879 Hz
⑦ 주파수(1.1 * ) = 0.921 Hz

(2) 추 + 추걸이의 질량 = 0.115 kg

① 주파수(0.90 * ) = 0.624 Hz
② 주파수(0.95 * ) = 0.658 Hz
③ 주파수(0.97 * ) = 0.672 Hz
④ 주파수() = 0.693 Hz
⑤ 주파수(1.03 * ) = 0.714 Hz
⑥ 주파수(1.05 * ) = 0.728 Hz
⑦ 주파수(1.1 * ) = 0.762 Hz

7. 결론/오차 해석
- 이번실험은 외부 힘(일정한 진동수를 갖는)이 가해지는 강제진동의 경우, 스프링계의 고유진동수 근처에서 운동양상을 관찰하고 물리계의 고유진동수를 이해하는 것이었다.

실험 방법은 단순조화진동과 비슷하게 진행되었지만 다른 것은 파동발생기를 장착해 특정한 주파수를 입력해 파동을 발생시킨 것이다. 실험이 거의 비슷한 만큼 강제 진동 실험에서 발생할 수 있는 오차는 단순 조화 운동에서 발생할 수 있는 오차와 거의 비슷했다.

참고자료

· 없음