°Á¦·ÂÀÌ ÁÖ±âÀûÀ¸·Î, ƯÈ÷ sin ÇÔ¼ö²Ã·Î ÁÖ¾îÁú ¶§¿¡ ´ëÇÑ Çؼ®Àº ¹°¸®Çп¡¼³ª °øÇп¡¼ ¸Å¿ì Áß¿äÇÏ´Ù. ÈûÀÌ $F_0 \cos \omega t$ÀÇ ÇüÅ·ΠÁÖ¾îÁú ¶§ °èÀÇ ¿îµ¿¹æÁ¤½ÄÀº \[ m \frac{d^2 x(t)}{dt^2} + b \frac{dx(t)}{dt} + kx(t) = F_0 \cos \omega t \] ÀÌ·¯ÇÑ Á¾·ùÀÇ ¹æÁ¤½ÄÀ» ºñµîÂ÷ ¹ÌºÐ¹æÁ¤½ÄÀ̶ó ÇÏ´Â µ¥ ÀÌÀÇ ÇØ´Â µîÂ÷ÀÇ ÀϹÝÇØ¿¡ ÀÌ ºñµîÂ÷ÀÇ Æ¯¼öÇظ¦ ´õÇÑ °ÍÀ¸·Î Ç¥ÇöµÈ´Ù. ÇÑÆí µîÂ÷ÀÇ ÀϹÝÇØ´Â °¨¼èÁøµ¿À» ÇÏ¿© ½Ã°£ÀÌ Áö³²¿¡ µû¶ó $x=0$ À¸·Î °¡°Ô µÇ¾î ½Ã°£ÀÌ È帥 ÈÄÀÇ ÇൿÀº À§ ¹æÁ¤½ÄÀÇ Æ¯¼öÇظ¦ Çؼ®ÇÏ´Â °ÍÀ¸·Î ÃæºÐÇÏ´Ù. ÀÌ·¸°Ô ½Ã°£ÀÌ Áö³²¿¡ µû¶ó ¼Ò¸êµÇ´Â ¿îµ¿À» °úµµ¿îµ¿(transient overshoot)À̶ó ÇÏ°í, ¿ÜºÎÀÇ °Á¦·Â¿¡ ÀÇÇؼ Áö¼ÓÀûÀ¸·Î ¿îµ¿ÇÏ´Â °ÍÀ» Á¤»ó»óŶó ÇÑ´Ù.
À§ ¹æÁ¤½ÄÀÇ °Á¦·ÂÀÇ Ç×À» ÀÏ´Ü ´ÙÀ½°ú °°ÀÌ º¹¼Ò¼ö·Î Ç¥ÇöÇÏ¿© Ç®ÀÌÇÏ°í, ½ÇÁ¦ÀÇ ¿îµ¿Àº ÀÌÀÇ ½Ç¼ö¼ººÐÀ» ÃßÃâÇÏ¿© Çؼ®ÇÏ¸é ¹®Á¦¿¡ ´ëÇÑ Á¢±ÙÀÌ º¸´Ù ½¬¿öÁø´Ù. \[ m \frac{d^2 x(t)}{dt^2} + b \frac{dx(t)}{dt} + kx(t) = F_0 e^{i\omega t} \] ÃßÃøÇÏ´Â (Ư¼ö)Çطμ \[ x(t) = x_0 e^{i\omega t} \] ·Î ³õ°í À̸¦ ¸¸Á·ÇÏ´Â $x_0$¸¦ ±¸ÇÏ¿© Á¤¸®Çϸé, \[ x(t) = \frac{(F_0 /m) e^{i\omega t}}{\omega_0^2 - \omega^2 + 2 i \gamma\omega} \] ÀÌ´Ù. ¿©±â¼ $\omega_0$ ´Â °íÀ¯Áøµ¿¼ö, $\gamma$´Â °¨¼è·Â¿¡ ºñ·ÊÇÏ´Â Ç×À¸·Î \[ \omega_0 = \sqrt{\frac{k}{m}}, \quad\quad \gamma= \frac{b}{2m} \] ÀÌ´Ù. ¾Õ¿¡¼ÀÇ º¹¼Ò¼ö·Î Ç¥ÇöµÈ $x(t)$ÀÇ ½Ç¼ö¼ººÐÀ» ÃßÃâÇϸé Á¤»ó»óÅÂÀÇ ¹°Ã¼ÀÇ ¿îµ¿ÀÌ µÈ´Ù. \[ x(t) = \frac{F_0}{k} \frac{\omega_0^2}{\sqrt{(\omega_0^2-\omega^2)^2+4\gamma^2\omega^2}} \cos(\omega t + \beta) \] µû¶ó¼ °Á¦·Â°ú °°Àº Áøµ¿¼ö·Î Áøµ¿À» ÇÏ´Â °ÍÀ» ¾Ë ¼ö ÀÖ°í, ´ÜÁö $\beta$¸¸Å À§»óÀÌ ¾î±ß³ª°Ô µÈ´Ù. ÀÌ °ªÀº \[ \tan\beta = \frac{2\gamma\omega}{\omega_0^2-\omega^2} \] ÀÇ °ü°è°¡ ÀÖ´Ù. $x(t)$ÀÇ ÁøÆøÇ×À» º¸¸é ¾Ë ¼ö ÀÖµíÀÌ $\omega$°¡ $\omega_0$·Î Á¢±ÙÇÏ°Ô µÇ¸é ÁøÆøÀÌ ¸Å¿ì Ä¿Áö°Ô µÈ´Ù. ¹°·Ð ÃÖ´ëÀÇ ÁøÆøÀ» °¡Áø °Á¦Áøµ¿¼ö´Â ÀÌ °íÀ¯Áøµ¿¼öÀÇ ÁöÁ¡º¸´Ù Á¶±Ý ¾Æ·¡¿¡ ÀÖÁö¸¸ ÀÌ·¸°Ô Áøµ¿ÀÌ ±Ø´ëÈ µÇ¾î ³ªÅ¸³ª´Â Çö»óÀ» °ø¸í(resonance)À̶ó ÇÑ´Ù. ¸¸ÀÏ °èÀÇ °¨¼è¿äÀÎÀÌ ÀÛ´Ù¸é ÀÌ ÁøÆøÀº ¸Å¿ì Ä¿Á®¼ Áøµ¿°è ÀÚü°¡ Æı«µÇ´Â Æı¹ÀÌ ÀϾ ¼ö ÀÖ´Ù.
graph |
|
°Á¦Áøµ¿¼ö¿Í ÁøÆøÀÇ °ü°è ±×·¡ÇÁ_°¨¼èÁ¶ÈÁøµ¿ÀÚ¿¡ ÁÖ±âÀûÀÎ °Á¦·ÂÀÌ °¡ÇØÁú ¶§ÀÇ ÁøÆøÀ» °Á¦Áøµ¿¼ö¿¡ ´ëÇÏ¿© ³ªÅ¸³»¾ú´Ù. °íÀ¯Áøµ¿¼ö´Â 10 (sec-1)ÀÌ¸ç °¨¼è°è¼ö¸¦ Á¶ÀýÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù.
|
_ °¨¼èÁ¶ÈÁøµ¿_ °íÀ¯Áøµ¿¼ö_ °¨¼èÁøµ¿_ °¨¼è°è¼ö_ Á¤»ó»óÅÂ_ °¨¼è·Â_ º¹¼Ò¼ö_ ÁøÆø_ À§»ó_ ÁÖ±â
|