[공학]감쇠진동

소개

우리 주위에는 많은 저항력이 작용한다. 이러한 저항력들을 완벽히 없애지 않는 한, 영구 기관은 발명될 수는 없다. 많은 과학자들이 이러한 에너지 손실을 줄이기 위한 기계를 연구하고 개선해 왔다. 에너지 손실은 어떤 한 일을 하는데, 가해준 에너지가 모두 원하는 일을 하는데 사용되지 않고 열에너지나 소리에너지 같이 일과 관계없는 에너지로 변환되는 것을 말한다.
지금까지의 물리 실험에서는 이러한 에너지 손실이 단지 실험의 오차로 치부되어 왔다. 그러나 이번 실험을 통해서 우리는 에너지 손실을 수식적으로 확인하고 그것을 용수철의 진동에 적용하여 감쇠진동 이라는 것을 예로 들어 알아보고자 한다.

목차

1.서론
2.이론적배경
3.실험내용
4.오차분석
5.결론

본문내용

1.서론
우리 주위에는 많은 저항력이 작용한다. 이러한 저항력들을 완벽히 없애지 않는 한, 영구 기관은 발명될 수는 없다. 많은 과학자들이 이러한 에너지 손실을 줄이기 위한 기계를 연구하고 개선해 왔다. 에너지 손실은 어떤 한 일을 하는데, 가해준 에너지가 모두 원하는 일을 하는데 사용되지 않고 열에너지나 소리에너지 같이 일과 관계없는 에너지로 변환되는 것을 말한다.
지금까지의 물리 실험에서는 이러한 에너지 손실이 단지 실험의 오차로 치부되어 왔다. 그러나 이번 실험을 통해서 우리는 에너지 손실을 수식적으로 확인하고 그것을 용수철의 진동에 적용하여 감쇠진동 이라는 것을 예로 들어 알아보고자 한다.
2.이론적배경
(1) 에너지 보존 법칙 :
에너지는 그 전환 과정에서 한 형태의 에너지에서 다른 형태의 에너지로 전환될 뿐이며, 에너지 전환이 일어나기 전후의 에너지의 총합은 항상 일정하게 보존된다. 이것을 에너지 보존법칙이라고 한다.
(3) 감쇠 진동 :
실제의 진동계에서는 공기의 저항이나 마찰, 용수철 등 진동계 자체의 에너지 손실 등에 의하여 진동이 거듭됨에 따라 역학적 에너지를 잃어버리게 된다. 따라서 그 진폭이 서서히 줄어들어 많은 시간이 흐른 후에는 물체가 평형위치에 머무르게 된다. 이것을 감쇠진동 이라 하고, 이러한 성격의 힘을 감쇠력 이라 한다.

3.실험 내용
(1)준비물 : Pasco장비, 음파발생기, 실, 자, 도르래, 추, 소리굽쇠, 망치, 테이프, Sound detector, sound sensor
(2)실험계획1)정상파측정
①실험대 위에 음파발생기에 실을 매달고 실험대 끝에 도르래를 달고 실 끝에는 추를 연결해 도르래에 건다.
②음파발생기를 주파수를 달리하여 작동시켜보면서 본 다음에 배진동을 할 때를 찾는다.
③배진동을 할 때 가운데에서 나타나는 한 파장을 잡고 파장을 측정한다.
④배진동을 1배씩 늘려간다. 2배진동, 3배진동, 4배진동 ....
⑤위의 과정을 추의 질량을 달리하며 해본다.

2)정현파
①평평한 곳에 소리굽쇠와 sound sensor를 설치한다.
②Sound detector를 소리굽쇠 통 앞에 두고 소리굽쇠를 망치로 친다.
③테이프를 한쪽 끝에 50cm를 소리굽쇠에 감는다.
④ ②③과정을 반복한다.

3) 목소리 측정
①Sound detector를 노트북에 연결시킨다.
②Sound detector를 입에 대고 소리를 지른다.
③Datastudio의 FFT기능을 통해 자신의 목소리를 각각의 정상파로 분석해본다.

참고자료

· 없음