용수철 진자의 운동을 눈여겨 보세요.
(수평방향과 수직방향의 큰 차이는 없습니다.)
일상생활에서 같은 운동이 되풀이되는 진동 현상을 많이 볼 수 있습니다.
아래의 예와 같이, 흔들리는 물체나 매단 물체들은 이러한 진동 운동을 하고 있습니다.
| 그네는 대표적인 진동 운동으로 일정한 시간간격으로 운동이 반복됩니다. (Fundamentals of Physics - Holiday, Resnick, Walker) |
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진동의 중요한 특성 중 하나는 단위 시간 동안의 진동 횟수를 나타내는 진동수입니다.
진동수는 f 로 표기하며 표준 단위는 헤르쯔(Hz)입니다.
| 1헤르쯔 | = 1Hz = 1진동/초 |
| = 1s-1 |
진동수는 한번 왕복운동할 때 걸리는 시간인 주기(T)의 역수와 같습니다.
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위의 에서 볼 수 있는 추와 용수철의 단조화운동 주기는 아래와 같습니다.
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m: 추의 질량(kg) k: 용수철 상수(N/m) |
k는 용수철 상수(spring constant)라고하며, 용수철 1m를 잡아당길 때 1N의 힘이 든다면, 이 때의 용수철상수를 1N/m라고 합니다.
용수철과 추의 경우, 사인(sine) 곡선을 그리며 운동하고 있습니다.
사인 곡선은 파동의 모양을 보여 줍니다. 높은 부분을 마루라고 부르고 낮은 부분을 골이라고 합니다.
마루에서 골까지의 거리를 진폭이라고 합니다. 따라서 진폭은 진동할 수 있는 최대 변위입니다.
마루에서 다음 마루까지의 거리를 파장이라고 합니다. 즉, 파장은 동일한 부분이 반복되는 거리입니다.
| 지구를 관통하는 터널을 따라서 왔다갔다 진동하는 물체. 터널의 한 쪽에서 떨어뜨린 물체는 약 42분 후에 다른 쪽 끝에서 나옵니다. (Fundamentals of Physics - Holiday, Resnick, Walker) |
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단조화 운동의 에너지
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위치 에너지 + 운동 에너지 = 일정
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다시 한번 위의 애플릿을 잘 살펴 보시기 바랍니다.
