감쇠조화운동결과보고서

목차

1.실험 제목

2.실험 날짜

3.실험 목적

4.실험 장치 및 부품

5.실험 방법

6.실험 결과

7.결과 고찰

본문내용

현대 물리 실험
결과 보고서
(감쇠 조화 운동)
교수님 :
조교님 :
학 과 : 물리 학과
학 번 :
이 름 :
실험조 : 조
1.실험 제목
Harmonic Motion
2.실험 날짜
2003년 4월 8,15일 목요일(7,8교시)
3.실험 목적
감쇠 조화 운동 방정식를 이해하고 실험으로 확인한다.
4.실험 장치 및 부품
Cord Length Fine Adjust
Drive Cord Pulleys
Spirng
Mass Bar
Upper Mass Guide
Phase Set LED
Threaded Rod
Magnetic Damping Unit
Damping Rod
Drive Cord
Cord Length Coarse Adjust
DHMA Unit
Liquid Damping Kit
5.실험 방법
(1) 그림과 같이 실험 장치를 설치한다.
(2) 스프링의 질량과 막대기의 질량을 측정하고, 스프링의
자연 진동수를 측정한다.
(3) 구동력과 감쇠 없이 단순 조화 운동의 진동수, 주기, 진 폭을 측정한다.
(4) 구동력 없이 감쇠 조화 운동의 실험을 한다.
(5) 강제 감쇠 조화 운동 실험을 한다.
6.실험 결과
◆ Hooke's law를 이용한 용수철상수 결정
(m)
(m)
(m)
mg(N)
오차
Blue
10.5×10-2
15.5×10-2
5×10-2
0.3185
6.37
0.45
0.449
0.2%
Red
10.0×10-2
13.5×10-2
3.5×10-2
0.3185
9.10
0.365
0.375
2.6%
◆ Simple Harmonic Oscillation
주기T(sec)
최대진폭A(㎜)
Blue
0.45
8
Red
0.365
8
◆ Under Damping Oscillation(저항만 있는 실험)
22.3g의 질량을 추가한 상태임
Time(sec)
Red Amp.(mm)
Time(sec)
Blue Amp.(mm)
주기(0.49sec)
주기(0.58sec)
0
-19
0
-19
1.22
15
1.45
16
2.44
-13
2.9
-14
3.66
12
4.35
14
4.88
-6
5.8
-8
6.1
5
7.25
8
7.32
-3
8.7
-4
8.54
3
10.15
4
◆ 외력과 저항이 있을 때의 감쇠현상과 Steady state로 의 진행
1. Red spring (22.3g짜리 추 추가한 상태)
외부에서 가해준 힘(진폭15mm, 진동수0.8hz)
진동회수
진폭(mm)
진동회수
진폭(mm)
1
-44
6
17
2
44
7
-12
3
-20
8
12
4
20
9
-12
5
-17
10
12
2. Blue spring (22.3g짜리 추 추가한 상태)
외부에서 가해준 힘(진폭15mm, 진동수0.8hz)
진동회수
진폭(mm)
진동회수
진폭(mm)
1
-40
7
-22
2
40
8
22
3
-55
9
-17
4
55
10
17
5
-34
11
-17
6
34
12
17
◆ 맥놀이 현상
1. Red spring (22.3g짜리 추 추가한 상태)
고유진동수 2.05 Hz, 외부에서 가해준 진동수 2.1 Hz
진동회수(회)
진폭(mm)
진동회수(회)
진폭(mm)
진동회수(회)
진폭(mm)
1
-57
11
-10
21
-11
2
57
12
10
22
11
3
-28
13
-28
23
-15
4
28
14
28
24
15
5
-50
15
-38
25
-21
6
50
16
38
26
21
7
-52
17
-45
27
-44
8
52
18
45
28
44
9
-25
19
-34


10
25
20
34


2. Blue spring (22.3g짜리 추 추가한 상태)
고유진동수 1.72 Hz, 외부에서 가해준 진동수 1.80Hz
진동회수(회)
진폭(mm)
진동회수(회)
진폭(mm)
진동회수(회)
진폭(mm)
1
-48
11
-4
21
-2
2
48
12
4
22
2
3
-19
13
-17
23
-7
4
19
14
17
24
7
5
-39
15
-24
25
-9
6
39
16
24
26
9
7
-41
17
-33
27
-28
8
41
18
33
28
28
9
-17
19
-21


10
17
20
21


◆ Driving Frequency에 따른 진폭의 변화
1. Red spring (22.3g짜리 추 추가한 상태)
고유진동수 2.05 Hz 근방에서 Pick value 예상
Driving Fre.
(×10^-2hz)
Amp.(mm)
Driving Fre.
(×10^-2hz)
Amp.(mm)
130
22
190
24.5
140
22.3
200
30
150
22.8
210
24.9
160
23
220
24.5
170
23.7
230
24
180
24
240
23.5
2. Blue spring (22.3g짜리 추 추가한 상태)
고유진동수 1.72 Hz 근방에서 Pick value 예상
Driving Fre.
(×10^-2hz)
Amp.(mm)
Driving Fre.
(×10^-2hz)
Amp.(mm)
110
20
170
28
120
20
180
27
130
21
190
24
140
22
200
23
150
25
210
21
160
27
220
21
7.결과 고찰
단순 조화 운동은 다른 감쇠 요인 없이 실험이 이루지면 진동을 계속해야 했는데 막대의 무게가 너무 커 감쇠가 감쇠 급격히 이루어 졌다.
(a) 작은 감쇠 조화 운동
작은 감쇠 운동은 진동을 계속하지만 진동의 진폭이 지수 함수적으로 감소한다. 자연 각떨기수()은 단순 조화 운동의 떨기수()보다 더 작게 나왔다.
(b) 임계 감쇠 조화 운동
과잉 감쇠 조화 운동보다 더 급격하게 감소했다.
(c) 과잉 감쇠 조화 운동
과잉 감쇠 조화 운동은 지수적으로 급격하게 감소했다.
강제 감쇠 조화 운동
구동력을 sin함수 형태로 줄 것으로 다음 같은 운동을 했다.
강제 감쇠 조화 운동은 공명 진동수로 구동력을 주면 공명
이 일어나 진폭이 증가했다.

키워드

감쇠조화운동,   스프링,   구동력,   주기,   진폭,   강제감쇠조화,   결과보고서