진동실험

소개글

진동실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

①실험목적
②실험장치
③이론∙방법
④실험데이터 & 결과분석
⑤고찰

본문내용

53
36258
0.515
3.4
201.1251
2.348624
36258
0.515
3.4
207.4103
2.568183
36258
0.515
3.4
213.6954
2.841918
36258
0.515
3.4
219.9806
3.192112
36258
0.515
3.4
226.2658
3.655189
36258
0.515
3.4
232.5509
4.29499
36258
0.515
3.4
238.8361
5.234273
36258
0.515
3.4
245.1212
6.741846
36258
0.515
3.4
251.4064
9.532693
36258
0.515
3.4
257.6916
16.20523
36258
0.515
3.4
263.9767
37.34713
36258
0.515
3.4
270.2619
22.11599
36258
0.515
3.4
276.547
11.10349
36258
0.515
3.4
282.8322
7.208473
36258
0.515
3.4
289.1174
5.286563
36258
0.515
3.4
295.4025
4.150026
36258
0.515
3.4
301.6877
3.401269
<실험값>
<이론값>
<실험치 그래프> - x축 : Hz y축 - 진폭비
<이론치 그래프> x축 : Hz y축 - 진폭비
파란색 - 이론 빨간색 - 실험
<질량변화에 따른 진폭비변화>
<강성계수 변화에 따른 진폭비변화>
<강성계수의 변화에 따른 진폭비변화>
Hz
k
m
c
w
a/a0
40.25
36258
0.515
3.4
252.9777
10.63753
40.5
36258
0.515
3.4
254.549
12.02789
40.75
36258
0.515
3.4
256.1203
13.82208
41
36258
0.515
3.4
257.6916
16.20523
41.25
36258
0.515
3.4
259.2629
19.46913
41.5
36258
0.515
3.4
260.8341
24.04331
41.75
36258
0.515
3.4
262.4054
30.31961
<이론값의 세분화>
Hz
Mass
Base
진폭비
40.25
38.5
2.35
16.38298
40.5
35
1.78
19.66292
40.75
33.7
1.45
23.24138
41
69.6
1.51
46.09272
41.25
30.7
0.841
36.50416
41.5
29.1
0.798
36.46617
41.75
33.2
1.05
31.61905
<실험값의 세분화>
-비교-
⑤고찰 및 결론
1)진동이란?
진동
▷정의－물체가 시간의 흐름에 따라 하나의 점을 중심으로 반복적으로 왔다 갔다 하면서 움직이는 상태 혹은 어떤 물리적인 값이 일정 값을 기준으로 상하 요동을 보이는 상태이다.
　　　 한쪽 끝 부분이 고정되어 매달려 있는 용수철의 다른 쪽 끝 부분을 길게 늘였다가 놓았을 때, 현악기의 줄을 튕겼다 놓았을 때, 그리고 또한 시계추를 잠시 옆으로 들었다가 놓았을 때의 경우를 각각 상상해 보자. 대상 물체가 어떤 기준을 중심으로 왔다 갔다 하면서 움직이는 모습을 관찰할 수가 있게 된다.
▷진동의 예
　１）교류전원　－　전압이나　전류는　시간의　흐름에　따라　0을 기준으로 값이 오르락내리락하며 변한다.
　２）전자기파　－　전기장 혹은 자기장의 세기도 역시 위와 같은 의미에서 0을 중심으로 값이 계속해서 아래위로 변하며 요동한다.
　３）단순조화진동　감쇠진동, 강제진동: 그네의 예　
　　－ 시간이 아주 많이 흘러도 진폭이 작아지지 않는 진동을 얘기한다. 그네를 한 번 밀었을 때 아무런 힘을 가하지 않아도 무한히 왕복 운동을 계속한다면 이는 단순조화운동이다. 하지만 일상생활에서는 외부적으로 아무 작용을 하지 않을 때 이렇게 진폭이 작아지지 않는 진동을 관찰하기란 매우 어렵고 대부분의 운동은 몇 번의 왕복운동을 하는 동안 진폭이 점차 작아지다가 마침내 시간이 많이 흐르면 결국에는 정지하는 양상을 보이게 된다. 그네를 한 번 밀고 나서 그대로 내버려 두면 실제적으로는 몇 번 왕복 하다가 결국에는 멈추게 되며 이렇게 진폭이 점차 작아지는 진동을 감쇠진동이라고 부른다. 하지만 그네를 시간에 맞추어 적절하게 잘 밀어주면 왔다갔다하는 폭이 점점 더 커지면서 높이 솟아오르는 경우도 볼 수 있게 되는 데 이렇게 외부 힘의 작용에 의해 시간이 흐름에 따라 진폭이 변화하는 왕복운동은 강제진동이라고 따로 명명을 한다.
2) 공진현상이란?
공진 현상
▷정의- 외부에서 들어오는 진동이나 신호를 통해 어떤 특정 주파수의 진동이나 신호가 강해지는 것. 예를 들어 그네나 추를 흔들 때 그 운동에 맞춰서 힘을 가하면 아주 적은 힘으로도 크게 흔들리게 된다. 이와 같이 외부에서 가해지는 진동 주파수가 그 물체의 고유 진동 주파수와 일치하는 것을 공진이라고 하며, 이 주파수를 공진 주파수라고 한다. 관악기나 파이프 오르간은 관 속의 공기 진동을, 현악기나 피아노는 줄의 공진을, 라디오의 튜닝(채널 선택)은 코일과 콘덴서의 전기를 이용한 공진을 사용한다．
　
　※외력이 가해져 오는데 외력의 주파수와 건축물의 주파수가 일치할 때의 현상　　＝
　 　
　　<타코마　브릿지>
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
- 1940년 11월7일 미국 워싱턴 주 타코마 해협(Tacoma Narrows)에 놓인 현수교(Suspension Bridge)다리가 무너진 적이 있다. 190km/s의 강풍에도 견딜 수 있도록 설계 된 타코마 다리는 구조물의 고유 진동수와 일치하는 바람에 의해 붕괴 되었다. 바람의 풍속이 70km/s 에 불과했음에도 불구하고, 고유 진동수에 의한 진동으로 인해 길이 840m의 거대 철 구조물이 붕괴 된 것 또한 공명 현상의 원리로 볼 수 있다.
◆고찰
10Hz부터 50Hz까지 엑셀을 돌려보며 진폭비를 살펴보았습니다.
질량, 감쇠계수, 스프링 강성을 변화시키며 엑셀을 돌려봤는데
고유진동수를 구하는 공식은 f=((k/m)^(1/2))/2*π 인데
이것으로 볼 때, 고유진동수는 스프링 강성계수와 질량에만 영향을 받는 것을 알 수 있고 감쇠계수에는 진폭비에는 영향을 주지만 고유진동수에는 영향을 주지 않는다는 것을 알 수 있습니다.

키워드

진동실험,   진동계,   고주파,   잔동,   신호 발생기,   가진기