단순 고조파 운동 (shm) :
* 이상적인 시나리오 : 완벽한 진공 상태에서 간단한 진자는 일정한 진폭과 기간으로 앞뒤로 진동합니다. 이 이상적인 움직임은 shm입니다.
* 기간 : 진동 기간 (하나의 완전한 스윙 시간)은 진자의 길이와 중력으로 인한 가속도에만 의존합니다.
감쇠 :
* 공기 저항 : 공기 분자는 진자 밥과 충돌하여 움직임에 반대하는 마찰력을 만듭니다. 이 힘은 공기 저항 또는 드래그로 알려져 있습니다.
* 에너지 손실 : 공기 저항은 진자가 각 스윙마다 에너지를 잃게하여 진폭이 점진적으로 감소합니다.
* 지수 붕괴 : 진동의 진폭은 시간에 따라 기하 급수적으로 붕괴되므로 각 시간 간격에서 일정한 분획만큼 감소합니다.
감쇠 Shm의 주요 특성 :
* 진동 운동 : 진자는 여전히 진동하지만 진폭은 시간이 지남에 따라 감소합니다.
* 진폭 감소 : 평형의 최대 변위는 각 스윙마다 작아집니다.
* 일정 기간 : 진폭이 감소하더라도 하나의 진동 시간은 대략 일정하게 유지됩니다. 이것은 가벼운 댐핑에 해당됩니다.
감쇠에 영향을 미치는 요인 :
* 공기 밀도 : 공기 밀도가 높을수록 더 큰 댐핑이 발생합니다.
* 진자 밥 모양 : 더 큰 표면적 이하의 공기 역학적 형상은 감쇠를 증가시킵니다.
* 진자 밥 속도 : 속도가 빨라지면 공기 저항이 강해집니다.
운동 시각화 :
진자가 앞뒤로 흔들리는 것을 상상해보십시오. 진공 상태에서 그 스윙은 완벽하게 대칭적이고 연속적입니다. 공기 중에는 진자가 결국 휴식을 취할 때까지 스윙이 점차 작아집니다.
요약 :
공기 중 단순한 진자의 움직임은 공기 저항으로 인한 SHM과 댐핑의 조합입니다. 진자는 진폭 감소로 진동하면서 결국 휴식을 취할 때까지 거의 일정한 기간을 유지합니다.
