인하대학교 / 기계공학실험A_동역학실험_결과보고서

목차

1. 실험내용에 관한 전반적인 정리
2. Matlab을 이용한 data 정리
3. 용어 조사
4. 참고 문헌

본문내용

고찰
이번 실험은 단진자의 주기 측정 실험으로 단진자의 초기각도를 달리하며 주파수의 실험값과 이론값을 구하여 비교해보았다. 초기조건으로 봉이 고정된 지점으로부터 떨어진 길이()와 중력가속도()는 각각 = 38cm, = 9.81m/s이였고 식 을 통해 구한 이론값은 약 0.809Hz였다.
초기각도는 10°, 45°, 80° 순으로 달리하여 실험했고 왕복횟수 20회를 측정한 시각은 각각 22.62s, 24.54s, 26.24s였다. 식 와 를 통해 구한 실험값은 각각 0.884Hz, 0.815Hz, 0.762Hz로 약 9.27%, 0.74%, 5.81%의 오차율을 보이며 모두 이론값과 약간의 차이가 있었다. 오차의 요인으로 여러 가지가 있겠지만 다음과 같이 4가지를 생각해 볼 수 있다.

- 사람이 직접 실험을 진행했다.
대부분의 실험에 해당하는 요인으로 사람이 직접 진행하는 과정에서 발생하는 한계로 인해 오차가 생길 수밖에 없다. 수업 당시 실험을 진행할 때, 단진자를 놓는 실험과정은 본인이 진행했고 시간 측정은 다른 조원분이 해주셨다. 서로 다른 사람이 진행하다 보니 진자가 내려가는 시점과 시간 측정 시작 지점을 정확히 맞추는 데 어려움이 있다. 또한 초기각도를 설정할 때, 기구에 붙어있는 각도계를 눈으로 읽어 설정하였는데 육안의 한계로 인한 오차가 생길 수밖에 없다.

- 봉의 질량, 공기의 저항 및 마찰 등을 고려하지 않았다.
식 에서는 봉의 질량이 고려되지 않는다. 하지만 실제 실험에서는 봉의 질량도 단진자 계를 이루는 질량 요소로서 주파수에 영향을 준다. 공기의 저항 및 마찰도 마찬가지이다. 실제로 공기의 저항이나 마찰은 감쇠 효과를 일으킬 수 있다. 예를 들어, 원래 지니고 있던 진자의 위치에너지의 일부가 운동에너지로 바뀌는 과정에서 손실이 생길 수 있다.

- 2차원이 아닌 3차원인 단진자의 거동
실험과정과 실험에 쓰였던 이론식은 단진자가 2차원의 거동을 지닌다고 가정한다.

참고자료

· 기계공학실험 A 매뉴얼
· 두피디아, [고유 진동수], 두산백과, https://terms.naver.com/entry.n aver?docId=5783367&cid=40942&categoryId=32228, 2022년 11월 28일 접속
· 한국물리학회, [고유 진동수], 물리학 백과, https://terms.naver.com/ entry.naver?docId=3536915&cid=60217&categoryId=60217, 2022년 11월 28일 접속
· 위키피디아, [고속 푸리에 변환], 위키백과, https://ko.wikipedia.org/ wiki/%EA%B3%A0%EC%86%8D_%ED%91%B8%EB%A6%AC%EC% 97%90_%EB%B3%80%ED%99%98, 2022년 11월 28일 접속
· 두피디아, [고속 푸리에 변환], 두산백과, https://terms.naver.com/e ntry.naver?docId=1061952&cid=40942&categoryId=32219, 2022년 11월 28일 접속
· 위키피디아, [샘플링 주파수], 위키백과, https://ko.wikipedia.org/wik i/%EC%83%98%ED%94%8C%EB%A7%81_%EC%86%8D%EB%8F% 84, 2022년 11월 28일 접속
· 김근호, [샘플링 주파수], 오디오 용어사전, https://terms.naver.com/ entry.naver?docId=1845067&cid=42339&categoryId=42339, 2022년 11월 28일 접속
· James M. Gere, Mechanics of materials 8th, Chap.9~11장