[일반물리학실험]용수철의 진동과 공진

소개글

실험 방법은 다음과 같다.
1. 용수철 상수 k 측정하기
2. 용수철 진동 중 에너지 변환
3. 고유 진동수
4. 강제 진동

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 기구 및 장치
4. 실험 방법
5. 주의 사항
6. 실험 결과
7. 토의 사항

본문내용

1. 실험 목적
1.1. 용수철에 의해 진동하는 물체에서 자유 진동과 강제 진동의 특성을 이해한다.

2. 실험 이론 및 원리
2.1. 실험 배경
2.1.1. 역학적 에너지보존 법칙 :
2.1.2. 단순조화운동
복원력은 어림잡아서 변위에 비례한다. 즉 평형에서 두 배 멀리 벗어나면 복원력도 두 배가 된다. 이러한 복원력은 평형으로부터 벗어난 정도가 작으면, 실제로도 잘 맞는다. 복원력이 작용한 운동을 단순 조화운동이라고 부른다. 즉, 평형점으로부터의 거리에 비례하는 진동운동이다. 용수철에 질량 m인 물체를 매단 후 x만큼 잡아당겼다 놓으면 특정 구간을 왕복한다. 용수철에 매단 물체가 정지해 있는 지점을 평형점이라 하면 평형점에서 운동에너지가 최대이고, 평형점에서 x만큼 떨어진 부분에서의 위치에너지가 최대가 되며 위아래로 진동하는 운동을 한다. 변위에 비례하는 복원력은 다음과 같이 표기 한다.
용수철 힘 F=-kx
F=힘 x=변위 k= 비례상수 음의부호: 복원력
즉, F = ma = -kx를 풀면, 용수철 상수 이다 (ω는 각진동수)
F를 용수철에 작용하는 복원력이라고 할 때,
이므로 인데, 이므로, 이다.
따라서 진동 주파수를 결정하는 요소는 물체의 질량 m과 용수철 상수 k이다.
2.1.3. 진동 주파수를 결정하는 요소는 진동수는 주기의 역수이므로 주기를 구하면 진동수를 알 수 있다.

참고 자료

없음