[A+][일반물리학실험1] 단조화 진동과 감쇠 운동 실험 보고서

소개글

일반물리학실험(1) 보고서입니다.
보고서 점수 만점 받았습니다.
시험은 쉬운 편이라 보고서에서 성적이 결정됩니다.
분석, 토의, 결론을 자세하게 적었습니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험의 이론(원리)
3. 실험 기구 및 실험 방법
4. 결과 및 분석(분석, 토의,오차 발생 원인)
5. 결론

본문내용

1. 실험 목적
용수철의 복원력에 의해 단조화 진동(simple harmonic oscillation)하는 카트의 주기를 측정한다. 알루미늄 트랙에서 자석에 의한 멤돌이 전류(eddy current)로 인한 감쇠 진동 (damped oscillation) 특성과 외부의 주기적 힘에 의한 강제 감쇠 진동(driven damped oscillation)의 공명 특성을 이해한다.

2. 실험의 이론 (원리)

(1) 단조화 진동하는 무체의 주기
다음 그림과같이 직선 트랙위에서 두 개의 용수철에 연결된 카트를 한 쪽으로 밀어서 가만히 놓으면 진동한다.
카트에 연결된 두 개의 용수철의 용수철 상수가 다른 경우, 용수철 상수가 인 한 쪽의 용수철이 압축되는 동안 다른 쪽에 놓인 용수철 상수가 인 용수철은 늘어나게 된다. 하지만 평형 위치를 향한 복원력은 같은 방향으로 작용하므로 질량이 인 카트의 변위 를 기술하는 운동 방정식은 다음과 같이 쓸 수 있다.
- 식(1)
위 식에서, 등가 용수철 상수 (equivalent spring constant) 으로 두면 용수철 상수가 인 단일 용수철에 의한 조화 진동자와 같은 식이 된다. 는 물체를 변위 만큼 이동시킨 다음에 작용하는 복원력 를 측정하면 에서 구할 수 있으며, 진동 주기를 측정해도 구할 수 있다. 식 (1)과 같이 2회 시간에 대해 미분한 함수가 원래의 함수와 같아지고 부호만 달라지는 경우, 시간에 따른 를 나타내는 미분방정식의 해는 진폭 A인 사인(sine) 함수로 표현할 수 있다.

참고 자료

일반물리학실험/영남대학교 일반물리학실험 교재편찬위원회 편저/북스힐