[Mechanical Vibration] 02

🔹 공진(Resonance)

**공진(共振, Resonance)**은 특정 주파수에서 진동이 증폭되는 현상입니다.
쉽게 말해, 어떤 물체에 외부에서 특정한 주파수의 힘을 가하면, 그 물체의 고유 진동수와 일치할 때 진동이 강하게 커지는 현상을 말합니다.

 

✅ 공진의 예시

교량 붕괴

• 타코마 내로우스 다리 붕괴(Tacoma Narrows Bridge, 1940년): 강한 바람이 다리의 고유 진동수와 맞아 다리가 크게 흔들리다 붕괴됨.

🔹 방진(Vibration Isolation)

**방진(防振, Vibration Isolation)**은 진동을 줄이거나 차단하는 기술을 의미합니다.
진동이 전달되면 기계 고장, 소음 증가, 구조물 손상 등의 문제가 발생할 수 있기 때문에 이를 방지하는 것이 중요합니다.

✅ 방진의 예시

1. 자동차 서스펜션
   • 노면의 충격을 흡수하여 차량과 탑승자의 진동을 줄입니다.
2. Damping System

🔹 저크(Jerk)란?

**저크(Jerk)**는 가속도의 변화율을 나타내는 물리량입니다.

즉, 시간에 따라 가속도가 얼마나 빠르게 변하는지를 의미합니다.

 

저크의 단위는 m/s³ (미터/초³) 입니다.

 

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🔹 기본적인 1-DOF 진동방정식

뉴턴의 운동 제2법칙( F=ma )을 이용하면,
질량 mmm, 감쇠 계수 ccc, 스프링 상수 kkk를 가지는 1-DOF 선형 시스템의 운동 방정식은 다음과 같습니다:

여기서,

🔹 자유진동(Free Vibration)이란?

**자유진동(Free Vibration)**은 외부에서 주어진 힘(외력)이 없는 상태에서 시스템 자체의 고유 특성에 의해 발생하는 진동을 의미합니다.

즉, 물체가 한 번 변위(처음에 밀거나 당김)를 받은 후, 외력이 없이 자체적으로 진동하는 경우입니다.

 

Ex. 시계추, 스프링-질량 진동

 

>> 자유진동 Free Vibration이랑 대조되는 개념 : 강제 진동 Forced Vibration, 지속적으로 외부 힘이 작용하는 것 Ex. 엔진의 진동, 세탁기 진동

*forced : 강제된, 강제로

🔹 자유진동의 수학적 표현

자유진동의 기본 운동 방정식은 다음과 같습니다:

✔ 우변이 0인 이유?
👉 자유진동이므로 외부에서 가해지는 힘(External Force)이 없음 → F=0

*외력 : 물체에 외부에서 가해지는 힘