단진자의 공진

 

 

 

목 적 : 진동하는 물체 주위에 고유진동수가 같은 물체가 있으면 공명을 일으킨다는 사실을 안다.

 

준비물 :  콤비락 앵글, 추(10g, 20g 각 2개), 바느질용 실 혹은 낚싯줄.

 

방  법

①  콤비락 앵글로 가로, 세로 50㎝정도의 틀을 만들고,  양쪽 위끝을 실로 잇는다.

② 추를 1번:20㎝-10g, 2번:15㎝-10g, 3번:20㎝-20g, 4번:15㎝-20g 으로 양쪽 막대 사이를 가로지르는 실에 묶는다.

③  1번 추를 흔들기 시작한 후, 다른 추들을 관찰한다.

④  어떤 추가 따라 흔들리는가? 질량이 같은 추인가? 실의 길이가 같은 추인가?

 

결  과 : 1번 추를 흔들었을 때는 3번이 같이 흔들리고, 2번추를 흔들면 4번추가 같이 흔들린다. 같이 흔들리는 것은 질량과는 관계없고, 실의 길이가 같은 것이 같이 움직인다.

 

원  리

  진동수가 똑 같은 두 개의 진동체를 거리를 조금 띄워 두고 한쪽 물체를 진동시켜 주면 여기에서 발생한 진동에 의해 나머지 진동체도 잠시 후에 흔들리게 된다. 이런 현상을 공진 이라 한다.  진동수가 같은 진동체 사이에는 진동의 에너지가 번갈아 옮아감을 알 수 있다. 고유진동수가 같은 진자에서 한 진자의 진폭이 최대일 때 다른 진자의 진폭은 0이다. 진동에너지가 교환되고 있는 것이다.

* 연성 진자

 연성전자는 같은 주기의 단진자를 막대로 이어 놓은 것이다.

 한쪽을 진동시키면 다른 쪽도 진동하고, 한쪽의 진폭 0이 될 때, 다른 쪽은 최대로 된다.

 이렇게 해서 진동이 옮아간다.  왼쪽을 흔들어 놓면 조금 있다가 진동은 오른쪽으로 옮아가고

 다시 왼쪽으로 옮아가는 것을 되풀이한다.