2자유도 스프링-질량 시스템 실험

소개글

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목차

1. 실험 이론
2. 실험 결과
3. 비고 및 고찰

본문내용

1. 실험 이론
-실험 목적
: 2자유도계의 스프링-질량 시스템의 가진을 통한 고유진동수와 고유진동모드의 측정

-실험 장비
: 2자유도계 스프링-질량 시스템, 가진기, 주파수 조정 장치, 가속도계, 집중질량, 신호처리용 컴퓨터

-필수개념
(1)공진: 가진 주파수들이 하나 이상의 고유 진동수들과 실제로 일치할 때 발생하는 상태. 공진은 구조물의 고유 진동수가 외력의 주파수와 동일할 때 발생, 이때 에너지 전달이 최대. 공진점에서 진폭 최대. 공진 발생 시 기계 구조물의 기능 저하, 파괴 발생. 해결을 위해

(2)자유도: 자유도는 물체의 움직임을 표현하기 위해 도입한 개념이다. 물체가 이동하는 방향의 개수, 회전할 수 있는 방향의 개수 합을 나타낸다. 이번실험에서는 2자유도 물체를 배운다.

위 그림에서는 서로 2가지의 물체가 각각 하나의 자유도를 가지고 있다. 따라서 이 시스템의 총 자유도는 2이다. 자유도를 더하는 이유는 앞의 물체와 뒤의 물체의 움직임이 서로 독립적이기 때문이다.

<중 략>

3. 비고 및 고찰
-시스템의 질량이 달라지면 결과가 어떻게 달라지는지 서술하시오.
고유진동수=root(k/m)이다. K는 등가 스프링 강성, m은 등가질량이다. 질량이 증가하면 고유진동수는 반비례하기 때문에 작아진다. 결과를 보면 그것이 옳다는 것을 알 수 있다. 1차 6.10->4.45 hz, 2차 9.95->8.14 hz로 변했다.

-진폭
2자유도계의 진동은 각 스프링 강성과 질량체의 질량이 같을 경우 고유 진동모드의 진폭비는 동일하다.
질량변경 전에 진폭비는 1:1이 나와야한다, 그래프에서는 크게 차이는 보이지않았다. 그러나 동일한 값은 아니였다. 그러한 결과가 나온 이유 중 하나는 에너지 손실일 것이다. 고유진동상태에서 에너지 전달이 최대가 된다. 그러나 이것은 손실을 고려하지 않았을 때이다. 실험을 할 때에 마찰열, 소음등의 원인으로 에너지 손실이 발생했을 것이다.

참고 자료

없음