단진자와 현의 고유진동수 (시계추와 기타줄의 고유진동주파수 산출방법)
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시계추는 똑 같은 시간 동안에 다시 돌아올 수 있어야 시간을 측정하는데 사용할 수 있다. 또한 기타줄은 선의 종류마다 당기는 힘에 따라서 소리가 다르게 울린다. 여기에도 고유진동주파수가 있다. 이전에 언급했듯이 고유한 상태는 자유로운 상태이다. 처음에 힘을 한 번 주고 나면 이 후에도 똑 같은 거동으로 반복운동을 하게 되는 바로 그 고유한 초당 반복수가 고유주파수이다. 계속 힘을 주지 않으면 진동이 줄고 있는 것은 damping(감쇠)에 의한 이유이지만 어쨌든 진동은 똑같이 반복하여 정지하게 된다.
시계추와 기타줄의 고유주파수
단진자는 질량을 가진 추가 선으로 중력을 받고 있을 때 좌우로 초기 힘을 주고 난 후 반복하게 된다. 선의 길이(L)가 짧으면 빨리 반복하고 선이 길면 느리게 반복한다. 여기에서 물리적인 경험에서 약간 느끼기 어려운 점이 있다면 질량과는 관련이 없다는 점이다. 단지 선의 길이와 관련이 있을 뿐이다. 어른이나 어린이나 그네에 앉으면 높이 올라가든 낮게 올라가든 시간당 왕복하는 횟수는 거의 같다는 것을 알 수 있을 것이다.
현의 고유진동수는 기타줄이나 바이올린, 톱연주, 피아노 등에서 그 예를 들 수 있다. 즉 기타줄의 종류는 재질과 당기는 힘을 나타내는 장력(F)과 선밀도(µ, kg/m)가 있으며 가장 중요한 고유진동과 그에 따른 고유음(sound)에 관련 있는 요소는 선의 길이(L, 고정된 끝과 끝)이다. 선을 세게 당길수록 길이가 짧을수록 얇고 가는 선일수록 고주파 진동을 내는 높은 소리를 들어 볼 수 있다.
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고유주파수, 단진자, 시계추, 현, 동하중, 기타줄
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