▷ 진자 운동

이 글에서는 물리학에서 진자 운동이 무엇인지, 그리고 그 특징이 무엇인지 설명합니다. 마찬가지로 진자 운동의 예, 진자 운동의 공식, 그리고 마지막으로 진자의 움직임을 정의하는 네 가지 법칙을 찾을 수 있습니다.

진자 운동이란 무엇입니까?

진자 운동은 진자에 매달린 질량에 의해 이루어지는 운동입니다. 즉, 진자 운동은 좌우로 흔들리는 고정된 베이스에 매달린 신체를 설명하는 운동입니다.

예를 들어 진자시계의 움직임은 진자운동입니다. 마찬가지로 아이가 휘두르는 움직임이나 메트로놈의 움직임도 진자 움직임의 예입니다.

진자운동의 주요 특징은 진자에 매달린 질량이 반복적인 운동을 하기 때문에 주기적인 운동이라는 것이다. 그래서 질량은 좌우로 진동하며 정해진 시간 간격마다 같은 위치를 통과합니다.

이 조건은 공기와의 마찰을 무시하면 논리적으로 충족됩니다. 그렇지 않고 공기와의 마찰을 고려하면 진자는 완전히 멈출 때까지 점점 더 작은 진동을 만들 것입니다.

진자 운동은 다음 요소로 구성됩니다.

그런 다음 진자의 움직임에 대한 주요 공식, 즉 움직임을 설명하는 방정식과 진동 주기를 계산할 수 있는 공식이 무엇인지 살펴보겠습니다.

진자 운동 방정식은 끈의 길이 곱하기 각가속도 더하기 중력 가속도 곱하기 끈이 수직과 이루는 각도의 사인 값을 곱한 값이 0이라는 것을 나타냅니다.

따라서 진자의 운동 방정식은 다음과 같습니다.

$\ell\cdot \ddot{\theta}+g\cdot \text{sin}(\theta)=0$

금:

작은 진동의 경우 진자 운동의 진동 주기는 진자 끈의 길이와 중력 가속도 사이의 몫의 제곱근에 파이 곱하기 2배와 같습니다.

따라서 진폭 진동이 작은 진자 운동의 진동주기를 계산하는 공식은 다음과 같습니다.

$\displaystyle T=2\pi\sqrt{\frac{\ell}{g}}$

금:

진자 운동은 다음 네 가지 법칙으로 정의됩니다.

질량독립의 법칙 : 같은 줄의 크기를 갖는 두 개의 진자는 줄에 매달린 질량에 관계없이 같은 주기를 갖는다. 즉, 질량이 다른 두 개의 진자는 끈의 길이가 같으면 주기가 같습니다.
등시성의 법칙 : 진자 운동의 주기는 운동의 진폭과 무관합니다. 따라서 두 개의 진자가 줄 길이가 같으면 진폭이 다르더라도 주기는 동일합니다.
길이의 법칙 : 진자 운동의 진동 주기는 진자 끈의 길이에 비례합니다. 따라서 로프의 길이가 길수록 진자 운동 기간이 길어집니다.
중력가속도의 법칙 : 중력가속도는 진자의 운동 진동 주기에 영향을 미치므로 위치의 중력에 따라 진자의 주기가 달라집니다. 중력이 높을수록 진자 운동의 진동 주기가 짧아집니다.