[자연과학] Engineering물리 - 단순조화운동과 강제진동
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작성일 23-09-30 12:19
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(6) 질량을 80g까지 증가시키며 위의 과정을 반복한다. 또한 외부에서 힘이 가해지는 강제진동을 통해 스프링계의 고유진동수 근처에서의 운동양상을 살펴보고 물리계의 고유진동수에 관련되어 살펴본다.자연과학,공학물리,단순조화운동과,강제진동,물리,실험과제
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1. test(실험) 목적 : 스프링에 매달린 물체의 운동이 단순조화운동임을 확인하고, 그 측정(measurement)된 운동주기가 이론(理論)값과 일치하는지 확인한다. 여기서 진동수 f 를 자연진동수, 또는 고유진동수라 한다.
(2) 모션센서의 디지털 잭 2개를 노란색은 채널1, 검은색은 채널2에 각각 연결하고, 프로그램(program]) 에도 모션센서 아이콘을 설치한다.
(8) 왼쪽 Data영역에 F와 m이
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[자연과학] Engineering물리 - 단순조화운동과 강제진동
실험과제/물리
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다.
2. 이론(理論)
(1) 단순조화운동
먼저 중력 하에서 용수철에 매달린 물체의 상하운동에 대해 알아보자. 중력가속도를 g, 용수철상수를 k, 물체의 질량을 M, 평형점 으로부터 늘어난 길이를 x 라고 하면 용수철이 물체에 미치는 복원력은 -kx 이고, 물체에 가해진 알짜힘은F 〓 Mg - kx
이다.
(3) 모션센서 아이콘을 더블클릭하여 Measurement탭-position를 선택한다.
(7) 계산기 윈도우를 이용, 힘에 따라 늘어난 거리의 그래프를 직접 표시한다.
(4) A베이스에 지지막대를 세우고, 상단의 멀티클램프를 이용, 막대클램프를 고정하고 끝에 스프링을 걸고 나사로 고정한다.
(2) 강제진동
앞의 단순조화운동과 같이 진동계를 진동시키면 계는 고유(자연)진동수로 진동하게 되는데 그렇다면 이번에는…(투비컨티뉴드
)
(1) ω≠ω0 일때
(2) ω〓 ω0 일때
4. test(실험) 방법
(1) 컴퓨터를 켜고, 데이터스튜디오를 실행한다.
(5) 질량을 20g으로 alteration(변화) 시키고 평형상태를 유지한 채 다시 Keep을 누르고 20을 입력한다. 운동법칙으로부터
M d2x/dt2 〓 - k(x - Mg/k)를 얻게 되고 미분방정식을 이용, 일반해를 구하면
x 〓 xmcos(ωt + φ) + Mg/k
이 되는데, 여기서 각속도는 ω〓 (k/M)1/2가 되고, 따라서 주기 T 와 진동수 f (〓1/T)는
이다.
