Wilberforce Pendulum은 그림과 같이 용수철에 팔이 있는 추를 매단 진자인데 이 진자는 두 가지 모드로 진동한다. 하나는 우리가 보는 보통의 상하진동(longitudinal)모드이고, 다른 하나는 회전진동(torsional or twisting)모드이다. 두 가지 진동의 진동수가 같으면, 두 가지 진동모드가 교대로 나타난다.
목 적 : 병진운동 에너지와 회전운동 에너지의 변환을 보인다.
준비물 : 용수철, 납추, 실납, 스탠드.
방 법 :
① 둥근 납추에 十자모양으로 구멍을 뚫고, 용수철의 한끝을 넣고 이쑤시개로 고정을 하고, 가로구멍에는 실납을 끼워 넣는다.
② 용수철의 위끝을 스탠드에 고정시킨다.
③ 실납으로 만든 팔을 적당히 구부려서 길이를 알맞게 조절하면 추의 관성모멘트가 변하여, 상하진동의 진동수와 회전진동의 진동수가 같아지게 할 수 있다. 실납 대신 볼트와 너트를 이용해서 관성모멘트를 조절할 수도 있다. 진동을 시키면서 조절해 보자.
상하진동 회전진동
결 과 : 상하진동만 하다가, 진폭이 조금씩 작아지면서 회전진동을 시작하고, 조금 있다가 회전진동만 하다가 회전진동 폭이 작아지면서 상하진동 폭이 커지면서 상하진동만 하는 과정을 되풀이한다. (오른쪽 스트로보 사진 참조)