진동실험 결과 보고서 - 시험/실험자료 레포트

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본문내용

ch에 의한 진동수 측정
주파수 분석기에 의한 진동수 측정
avg
질량관성 모멘트[]
오 차
(%)
실험치
이론치
0.0000
1.25
45.4054
44.358616
2.3598
0.1007
2.062
53.38422
55.42700
3.685
0.1508
1.813
69.05492
66.200
4.3126
0.2016
1.625
85.95745
81.5063
5.461
0.2533
1.438
109.76717
101.6145
8.023
0.3036
1.312
131.86288
125.5648
5.016
0.3546
1.125
179.3433
154.26562
16.256
5. 고 찰
-이번 실험은 오차가 크게 났다. 오차가 발생한 원인을 몇가지 생각해보았다.
첫째, 회전하는 각도가 작다는 가정에서 시작했기 때문에 각도를 최소로 해서 측정해야하는데 그것 이 불규칙해서 오차가 발생했으리라 생각된다.
둘째, 실험시 beam의 운동을 관찰했을 때, Bifilar suspension의 회전시 순수한 회전운동만이 있지 않고 병진운동이 섞여 들어가 오차가 발생했다고 생각된다.
셋째, 이론 계산시 소수점 계산에 의한 truncation error 도 포함될 것 같다.
넷째, 사람이 Stop-Watch로 측정을 해서 오차가 발생했을 것이다. stop watch로 주파수 측정시 5, 6번째의 반복회수는 10회가 아니고 9회였다. 다른것도 제대로 측정되었는지 의문이 간다.
따라서, 주파수 분석에서 명확하지 않을 수도 있다.
다섯째, 구멍의 위치도 정확히 같은 크기며 같은 간격으로 위치해 있었느냐도 문제다. 사실 그 위치 를 측정하지 못하고 실험을 마쳐버렸었는데, 계산하면서 그것이 의문이 갔다. 물론 이론치 의 계산에 있어서도 여러 가지 가정에 의해서 계산이 수행되었기 때문에 그 부분에서의 오 차 역시 무시할 수 없을 것이다.
▶ 주파수 분석기를 통해 주파수 측정시 회전 주파수 외에 다른 주파수도 나타난다.
이 주파수 발생의 원인은?
-Beam을 처음에 만큼 돌려 회전시키게 되면 그 beam을 지탱하고 있는 선의 길이는 일정하므로 양쪽 끝이 약간 씩 올라가게 된다. 즉 앞쪽의 그림을 참조한다면 올라가게 되는 길이는가 될 것이다. 그렇게 되면 순수한 회전에 의한 진동수만을 측정하기 위해 붙여 놓았던 가속도계로는 그 빔이 회전 운동 뿐만 아니라 옆에서 관찰했을 때 위아래로 오르내리는 병진운동을 하게 되므로 정확한 진동수 값을 구하지 못하게 될 것이다. 이러한 영향으로 주파수 영역에서 회전 주파수 뿐만아니라 또다른 주파수도 나타나는 것일 것이다.
6. 결 론
-대칭인 물체의 관성모멘트를 측정할 수 없을 때 Bifilar Suspension 을 사용하여 그 물체의 무게 중심을 통과하는 축을 중심으로 미소 회전각을 주어 진동수를 측정함으로써 질량 관성 모멘트를 구할 수 있다는 것을 알았다. 하지만 이 실험시 주의할점은 항상 질량 중심이 일치하도록 하는 것이다. 질량 중심이 일치하지 않을 경우 회전 운동만이 일어나지도 않고 병진운동도 함께 일어나기 때문이다. 관성모멘트를 측정하는 실험이 실험 1과 5였는데, 모두 진동수를 측정함으로써 실험적으로 어떤 물체의 관성모멘트를 측정할 수 있다는 것도 알았다. 즉, 실험1에서와 같이 물체를 직접 진동시켜 구할 수도 있을 것이고, 이번 실험처럼 Bifilar Suspension을 이용해서 구할 수도 있을 것이다.
7. 참고 문헌
[Vector Mechanics for Engineers 2nd Edition/statics ] / Beer & Johnston / Mcgrowhill.
[정역학] / 한양대학교 출판부

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역학, 기계실험, 보고서, 진동, 주파수, 관성, 모멘트

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