강제진동(예비,결과)

소개글

북스힐 물리 실험 책입니다

목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 실험기구 및 장치
4. 실험방법
5. 질문사항 및 손가락 질문
6. 결과 데이터
7. 토의

본문내용

1. 실험목적
외부힘(일정한 진동수를 갖는)이 가해지는 강제진동의 경우, 스피링계의 고유진동수 근처에서 운동양상을 관찰하고 물리계의 고유진동수를 이해한다.
2. 실험원리
(1) 강제 진동운동
앞의 단순조화운동과 같이 진동계를 진동시키면 계는 고유(자연)진동수로 진동한다.
그러나, 이러한 계가 고유 진동수로 진동하도록 놓아두기보다 특정한 진동수로 진동하도록 외부힘을 가하는 경우를 생각해보자. 예를 들어 왼쪽의 그림과 같이 용수철의 질량을 일정한 진동수 f로 밀고 당길수 있다.
계에 외력 (Fext= F0coswt)이 가해질 때 진동의 양상은 달라지게 되고 식(1)은 다음과 같이 표현할수 있을것이다.
F= Mg-kx+ F0coswt, Mx’+kx=Mg+ F0coswt (1)
M으로 나누고 w0=(k/M)1/2라 놓고 식을 정리하면
x’’+w02x= g+ (F0/M)codwt (2)
질량이 정지상태에서 강제진동 한 경우,즉, 초기조건(t=0일 때 x= x’ =0)하에 이 미분방정식을 풀면,(각자 유도해 보자)
x(t)= Acos(wt) (3)
의 형태가 된다. 여기서, A= F/(w02-w2)M, 상수 g/ w02-w2 는 생략하였다.
3. 실험기구 및 장치
① 인터페이스 ② 운동센서 ③ 파동발생기 ④ 전원공급기
⑤ 받침대 ⑥ 지지막대 ⑦ 질량물체와 추걸이 세트 ⑧ 용수철

참고 자료

없음