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오늘은 신박한 현상인 공명현상을 알아보자 ㅎㅎ
정말정말 동영상 위주로 쉽게 다룰거야
복잡한 수식이나 이런거 하나도 안나와 ㅎㅎ
선 동영상 보자
신기하지 외부에서 어떤 주파수로 판을 진동시키면 그에 상응하는 모드가 딱 구현되
이처럼 어떤 계에는 그 특성에 따라 고유의 진동 모드들이 숨어있는데
그 진동 모드와 정확히 같은 주파수의 작용을 가해주면 숨어있던 고유 모드가 강화되는게 바로 공명현상이야 ㅎㅎ
매우 복잡해 보이지?
사실 우리는 모두 공명현상을 체험하고 있어
그네를 탔던 기억을 더듬어봐
그네가 흔들 흔들 진동하는 주파수에 맞추어서 힘을 주어야 그네를 높게 올릴수 있지
그게 바로 공명이야
공명현상은 매우 다양해
재미있고 신기한 여러 동영상을 보자
튜브는 그 두께, 길이 등등에 의해 고유주파수(공진주파수)가 내재되어 있는데, 외부에서 스피커로 그 주파수의 소리를 들려주면 공명현상이 일어나 저렇게 신박한 진동모드들이 구현되는거야
물리1 배운 게이들은 막 악기들 정상 진동수 구하고 그런게 다 이 공명현상이야
가장 대표적인 예가 아래 그림과 같아
http://www.youtube.com/watch?v=aZNnwQ8HJHU 참조 추천 ㅎㅎ 퍼오기가 안돼 ㅠ
용수철을 잡고 원하는 주파수로 흔드는거지
저 물리계를 풀면 오른쪽처럼 결과가 나와
오른쪽 그래프의 x축은 손으로 힘을 주는 주파수 축이고, y축은 저 진동자의 진폭이야
오른쪽 그래프에서 쾅 하고 하늘높이 치솟은 부분 보이지? 바로 그부분이 공명현상이야
오른쪽 그래프를 보면 우리는 힘을 너무 느릿 느릿 주어도 진폭이 늘지 않고
너무 빨리 주어도 진폭이 늘지 않음을 알수 있지
이런 공명현상을 이해하는것은 매우 중요해
군인들이 행군할때 발을 맞춰서 걷다가도, 다리를 건널때는 발을 맞춰서 걷지 않는다는 말 들어봤어?
그게 바로 이 공명현상때문이야
군인들이 딱딱 맞춰 걷는 진동수가 다리의 공진주파수와 맞아떨어져서 다리가 붕괴된 일이 있었다고해
그것과는 다르지만 매우 약한 미풍에 무너진 타코마 다리 동영상을 보자 ㅎㅎ
이 타코마 다리는 실제 60m/s의 바람에도 견딜수 있게 설계 되었지만
운이없게도 16m/s 정도 되는 바람의 주파수와 다리의 주파수가 맞아 떨어지면서 동영상처럼 붕괴 되버린 케이스야
또, 멕시코시티 대지진 당시 지진의 진동수가 10-15층 사이의 건물에 맞아 떨어져서
오히려 수십층을 넘는 고층빌딩은 무사한 반면 10층 전후의 빌딩이 막대하게 더 큰 피해를 본 경우도 있었어 ㅎㅎ
이런일이 없게 현대에는 구조물의 공진주파수를 다 계산하지 ㅎㅎ
마지막으로 매우 신기한 동영상 하나 더 보고 끝내자
진자에 다리하나 더 붙였는데 복잡성이 괴상할 정도지?
이 시스템은 대표적인 카오스계야
초기조건에 매우 민감하게 운동 양상이 변하지
그러나 이렇게 복잡한 진동계도 물리로 풀어보면
기본이 되는 진동 모드들이 숨어있어 ㅎㅎ
저 복잡한 움직임도
기본이 되는 공명 진동 모드들의 조합으로 다 분석할 수 있지
오늘은 매우 신기한 공명현상을 알아보았어
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