[역학]공진 현상

소개

공진 현상에 대한 설명과 그 예로 타코마 브리지를 소개하였음

목차

타코마 브리지
진동의 발생 원인과 그 영향
공진이란
타코마 브리지의 붕괴 원인 (카르만 보텍스)
또 다른 공진 - 양자역학적 공진
타코마 브리지의 붕괴에 대한 나의 생각

본문내용

  1937년, 미국 워싱턴주 타코마 해협(Tacoma Narrows)에 첫번째 다리가 건설되었을 때 사람들은 세상에서 가장 아름다운 다리라고 격찬했다. 이 다리는 당시만 해도 신공법이었던 현수교(suspension bridge)로 건설되었고 미항으로 이름난 타코마 항에 썩 잘 어울리는 훌륭한 다리였다.
그러나 그 다리는 완공 3년만인 1940년 11월 7일에 강풍에 의해 붕괴되었다. 타코마 브리지는 최악의 토네이도에도 견딜만한 강도를 갖도록 설계된 것임에도 불구하고 가벼운 폭풍에 의한 바람에 붕괴 되었다.
 예나 지금이나 미국의 토목 기술은 세계 최고 수준인데 붕괴된 이유가 강도가 아니면 무엇일까?
 조사 결과 그 다리는 바람의 세기가 아닌, 바람으로 인한 진동(vibration)에 의해 붕괴된 걸로 밝혀졌다. 다리를 붕괴시키기에는 턱없이 모자라는 바람 세기로도 거대한 철 구조물이 엿가락처럼 휘어져 무너져 내린 사실에 토목 기술자들은 경악했다.
 타코마 브리지의 붕괴 원인은 공진(resonance)이었다. 공진이란 강제진동의 진동수(forced frequency)가 물체의 고유진동 진동수(natural frequency)와 일치할 때 진폭이 점점 커지는 현상을 말한다.
 여기서 우리 실생활에서의 공진에 대한 예를 들면, 어렸을 때 누구나 타 보았을 그네를 생각해 보자. 우리는 그네의 흔들림 폭을 크게 하는 방법을 알고 있다. 그네를 탄 사람이 스스로 발을 구르거나 뒤에서 누가 밀어 주거나에 상관없이, 발구름 또는 밀어주기의 타이밍이 그네의 흔들림 주기와 일치할 때 그네의 진폭은 커지게 된다. 그다지 크지 않은 힘인데도 그네의 흔들림은 점점 커지는 것이다. 그네를 뒤로 잡아 당겼다가 놓았을 때 그네 혼자 왔다갔다 하는 주기가 바로 고유진동 주기(period)인 것이다.

참고자료

· 없음