1. 실 험 제 목 : 가속도계의 교정과 진동측정

2. 실 험 목 적
이번 실험은 크게 두 가지 실험을 하게 된다. 첫 번째 실험은 교정기와 가속도계, 오실로스코프를 이용하여 민감도를 측정하여 그 값으로 가속도계의 교정 원리를 이해한다. 그리고 두 번째 실험은 진동을 이해하고 각 물질이 가지는 고유진동수에 대한 보의 해석을 이용하여 측정한 값을 비교하고 검증하여 본다.

3. 기 본 이 론

1) 가속도계 소개와 교정원리
진자(振子)를 운동체에 장치해 두면 운동체의 가속도 영향으로 진자가 움직인다. 진자의 주기가 짧으면, 그 흔들림은 운동체의 가속도에 비례한다. 이 원리를 이용하여 진자의 운동을 확대해서 기록하거나 눈으로 관측한다. 진자의 모양, 감쇠기(減衰器)의 종류, 확대법·기록법·판독법(判讀法)·부속장치 등이 다양하게 고안된 여러 가속도계가 있다. 단위는 중력가속도 G, m/s2 등으로 표시한다.
일반적으로 가속도계는 바닥면에 대하여 수직 방향의...

1. 실 험 제 목 : 가속도계의 교정과 진동측정

2. 실 험 목 적
이번 실험은 크게 두 가지 실험을 하게 된다. 첫 번째 실험은 교정기와 가속도계, 오실로스코프를 이용하여 민감도를 측정하여 그 값으로 가속도계의 교정 원리를 이해한다. 그리고 두 번째 실험은 진동을 이해하고 각 물질이 가지는 고유진동수에 대한 보의 해석을 이용하여 측정한 값을 비교하고 검증하여 본다.

3. 기 본 이 론

1) 가속도계 소개와 교정원리
진자(振子)를 운동체에 장치해 두면 운동체의 가속도 영향으로 진자가 움직인다. 진자의 주기가 짧으면, 그 흔들림은 운동체의 가속도에 비례한다. 이 원리를 이용하여 진자의 운동을 확대해서 기록하거나 눈으로 관측한다. 진자의 모양, 감쇠기(減衰器)의 종류, 확대법·기록법·판독법(判讀法)·부속장치 등이 다양하게 고안된 여러 가속도계가 있다. 단위는 중력가속도 G, m/s2 등으로 표시한다.
일반적으로 가속도계는 바닥면에 대하여 수직 방향의 진동에 대해 감지하는 것이다. 그리고 이방향(주방향)의 감도가 가장 높다. 그러나 실제로는 가속도계 바닥면에 평행한 횡 방향의 진동에 대해서도 약간의 감도를 가지고 있으며, 그 크기는 주방향 감도의 4% 이내이다. 따라서 가속도계는 원하는 측정 방향과 주 감도축이 일치하도록 부착하는 것이 가장 좋다.
한편, 가속도계는 지진의 진동가속도를 측정할 목적으로 오래 전부터 지진계의 하나로 발달했으나, 기계진동의 가속도, 항공기·기타 운동체의 시동 때, 운동 도중이나 정지 때의 가속도, 미세떨림, 교량의 진동 등을 측정하는 데에 많이 이용하고 있다. 2차 세계대전 후 전기적 확대법(電氣的擴大法)이 발달하였으나, 기계적 확대법에 의한 가속도계가 널리 사용된다.
2) 가속도계 교정
[ 가속도크기 검증 ]
측정 전압 〓 민감도 * 가속도 크기
v (volt) 〓 y (volt/g) * a (g)
…(생략)

g〓9.8m/s2
위의 식으로 민감도를 알 수 있다.
[ 주파수 검증 ]
오실로스코프를 통해서 주기를 알 수 있고 그 값으로 주파수를 측정할 수 있다.
3) 보의 고유진동수 해석
[ 진동 ]
주기적으로 되풀이하는 운동으로 동일한 경로를 따라서 왕복하는 물체의 운동을 의미한다. 즉, 진동운동은 주기적이다.















사이클 : 한 위치에서 시작하여 다시 그 위치로 돌아오는 왕복운동
진폭 : 한 사이클 동안에 나타나는 최대 변위의 크기
주기 : 완전한 한 사이클을 움직이는데 걸리는 시간(T)
진동수 : 1초 동안에 일어나는 진동(사이클)수, [ 1Hz〓1cycle/s ]
1 hertz 〓 1 Hz 〓 1초 동안 1번 진동 〓 1
,
[ 고유진동수 ]
대부분의 고체물질은 변위가 너무 크지 않는 한 늘어나고 압축되는 진동운동을 한다. 그런데 외부 충격의 크기에 따라 진폭은 비례적으로 변하지만 주기나 진동수는 일정하게 유지된다. (충격 후 외력이 없는 한) 다시 말해, 그 물질이 가지는 고유한 진동수를 가지고 진동을 하게 된다. 이 진동수를 그 물체의 고유진동수라고 한다.

[ 공진 현상 ]
각각의 물체가 고유진동수를 가지고 있고 또 고유진동수로 진동하려 하지만 실제의 대부분의 경우에서는 다른 주기를 갖는 외부 힘을 받게 된다.
ω?ω0이면, 진폭이 대단히 커질 수 있다. 이것을 공진현상(resonance)라고도 부른다. 이계의 고유주파수를 공진주파수라고 한다. 공진은 ω〓ω0에서 나타나고 공진 최고점은 무한대가 된다. 이런 경우, 에너지가 이계로 들어가면 소모되지 않고 모두 진동으로 쓰이게 된다.
실제로 모든 계에서 b는 정확히 0은 아니며 따라서 극대 값은 정확히 ω〓ω0에서 일어나지 않는다. 물론 b값이 크지 않는 한 극대 값은 ω0 부근에서 존재한