진동이란???
진동(vibration)이란 물체 또는 질점이 외력을 받아 평형위치에서 요동하거나 떨리 는 현상을 뜻한다. 진동현상은 일상생활에서 흔히 관찰되어지며 기계 및 구조물의 진동, 진자의 왕복운동, 틩겨진 현의 운동 등은 진동의 전형적인 예이며 탄성과 관 성의 작용에 의해 생겨나는 현상이다.
※ 공탄성 플러터(aeroelastic flutter)현상 : 구조물과 공기의 흐름이 상호작용해 진동이 생기는 현상
※ 자려진동(Self-excited vibration) : 외부의 가진이 전혀 없어도, 또는 가진 원인이 불분명한 상태에서 발생하여 지속되는 진동.
진동용어
1. 진동 관련 표현량
ㅇ 주기 : 시간적 또는 공간적 반복성(시간,거리)
ㅇ 주파수 : 물리적 파동 현상의 반복성(횟수)
ㅇ 각진동수 : 라디안 위상각의 변화율 ω [rad/sec]
ㅇ 라디안(평면각) : 두 길이의 비율로 표현하는 각도
ㅇ 스테라디안(입체각) : 넓이와 길이의 제곱과의 비율로 표현하는 각도
ㅇ 위상 : 동일한 주기(주파수)에서 변위/차이/어긋남 등을 표현하는 양(量)
2. 진동 관련 힘의 작용
ㅇ 복원력 : 계를 평형상태로 되돌리는 힘
ㅇ 감쇠력,제동력 : 마찰력 처럼 운동을 방해하는 힘
ㅇ 외부력,구동력 : 계 외부에서 통상 지속적으로 가해지는 힘
ㅇ 감쇠(Damping) : 주로 기계적 진동에서 그 크기가 점차적으로 약화되는 현상
3. 진동 파동 공진 발진 동조 결합 비교
ㅇ 진동 : 한정된 공간(계)에서의 떨림 운동 (주로, 기계적 진동을 말함)
ㅇ 파동 : 계의 시간 및 공간에서의 주기적인 상태변화 (공간에서 에너지 이동이 있음)
ㅇ 공진 : 특정 진동수에서 반응이 최대가 되는 현상 (구동력과 합해져 극대를 보임)
ㅇ 발진 : 증폭 및 정귀환 현상을 이용한 주파수 발생 신호원 (주로, 전기적 진동을 말함)
ㅇ 동조 : 회로소자의 L,C 용량을 변화시켜 특정 주파수로 공진을 일으킴 (주파수 선택)
ㅇ 결합 : 2 이상의 회로 또는 시스템 간에 에너지가 전달되는 상호작용 (에너지 교환)
4. 진동의 중첩/결합
ㅇ 단조화진동 : 평형점을 중심으로 양쪽 방향으로 왕복하는 단순한 운동
ㅇ 조화진동 : 단순조화진동들의 중첩으로 나타남
ㅇ 맥놀이 : 주파수가 비슷한 2 이상의 진동이 중첩/결합되어, 시간 규칙적으로 나타남
ㅇ 파동묶음 : 주파수가 다른 여러 중첩된 파동의 공간적인 측면
ㅇ 결합 진동 : 각 부분 진동계 간에 고유진동수가 엇비슷하여 서로 영향을 미치며 결합 발생
5. 감쇠 진동 종류
ㅇ 과도 감쇠(Overdamped) : 시간이 증가함에 따라 진동이 감쇠하며 0 에 접근
ㅇ 임계 감쇠(Critically Damped) : 과도감쇠 및 미흡감쇠의 경계 (가장 짧은 과도응답 특성)
ㅇ 미흡 감쇠(Underdamped) : 진동하면서 감쇠됨