목적: 용수철에 의해 진동하는 물체에서 자유 진동과 강제 진동의 특성을 이해한다.
예비 보고서: 핵심물리 13.2 단순조화운동을 참조하여 다음을 이해한다. (1) 단순조화운동이란? (2) 진동 주파수를 결정하는 요소는?
준비물: 여러 가지 용수철, 여러 가지 질량 추, 스탠드, 클램프, 스마트 폰, 줄자
1. 실험안내
① 탄성력
용수철과 고무줄과 같은 물체에 힘을 가하면 모양이 변하지만 외력을 없애주면 원래의 형태로 되돌아간다. 물체의 이러한 성질을 탄성(elasticity)이라 하며, 외력을 없애도 원래의 성질로 되돌아가지 않고 변형된 형태로 남아 있는 성질을 소성(plasticity)이라 한다.
1) 탄
용수철 진동의 가 단지로 바뀌었을 뿐 똑같은 선형의 단순조화운동을 나타내내고 있다고 할 수 있다. 이 방정식의 해는
로, 초기조건은 t=0 에서 최대각 를 갖는것으로 하였다. 여기서 는 ≡로 정의된 양으로 이 해의 주기는
로 주어진다. (매달아 놓은 입자가 가지는 질량과는 무관하다)
용수철 상수의 측정과, 힘의 합력 및 분해-를 통해 역학실험의 기반을 다지고 마찰계수와 경사면에서의 미끄러지는 힘과 수직항력을 측정할 수 있었으며 벡터에 대한 지식을 이용하여 도르래로 힘을 분산시킬 수 있었다. 개별적인 실험의 결과들은 각 실험을 다루면서 언급하였으므로 생략하기로 한다