[보고서]감쇠조화운동

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실험 제목: 감쇠 조화진동 운동 실험

작성 일자: 2022년 4월 26일 화요일

실험 목적 및 실험 목표
● 감쇠 진동을 이해한다.
● 감쇠 진동의 종류를 학습한다.
● 감쇠 조화 진동 실험을 통하여 물체의 속도에 비례하는 저항을 이해한다.

실험 이론
1. 단순 조화 진동
단순 조화 운동이란, 가장 간단한 진동 형태이다. 진자의 진동과 같은 형태를 나타낼 수 있는데, 모든 마찰이 없는 상황에서의 가장 이상적인 운동이다. 이 운동은 원운동의 투사와 운동 형태가 같다. 일상생활에서는 이를 근사하여 잘 활용하는데, 시계추나 진자운동 등이 이에 해당한다. 또한 이 식에 마찰력을 포함하면 더욱 정확한 형태로 물체의 운동을 서술할 수 있다.
잦아드는 정지하는 운동을 설명하기 위해서 단순 조화 진동의 속도에 비례하는 마찰력을 추가한 것이다. 유체 내부에서 움직이는 물체에 작용하는 마찰력은 속도의 방향과 반대 방향으로 작용하고 크기는 속력에 비례한다. 마찰력의 크기가 물체에 작용하는 다른 힘의 합력과 같아지면 물체는 종단속도(, 는 공기 저항력)에 도달한다.

2. 감쇠운동(damped oscillation)
시간이 지날수록 진동의 진폭(振幅)이 점차 감소하는 운동을 말한다. 일반적으로 복원력이 작용하는 조화 운동자(harmonic oscillator)의 경우 일정한 주기를 갖는 진동 운동을 하게 되지만, 속도에 비례하는 마찰력과 같은 제동력이 존재할 경우 진동의 에너지가 손실되어 진동수가 감소하며 진폭의 경우도 감소하는 지수함수의 형태를 나타낸다. 탄성 진동에서는 마찰력이나 저항이 제동력으로 작용하는 것이 일반적이며, 전기 진동의 경우 전기 저항에 따른 줄열이나 전파의 복사 등이 제동력으로 작용한다.

참고자료

· 과학문화의 모든 것, 사이언스올 [과학백과사전]
· 대학물리학, 대학물리학교재편찬위원회, 북스힐
· Classical Dynamics of particles and systems, Marion, Cengage
· 기초물리실험1 ppt 자료