그림에서 운동 방정식을 세웠는데 mgl값이 포함되야 하는게 맞나요??
그리고 관성력에서 I값을 어떻게 결정해야하나요?? 축이 세로로 있는 유사한 문제랑 비교하면서 푸는데 세로로 있을 땐 mgl이 적용되는데 왜 가로로 있을 땐 적용이안되나요?
답변
진동학 한방에 끝내기
중간고사 대비 문제풀이 과정에서
아주 많이 강조했던 내용입니다.
고유진동수를 구하는 문제에서
FBD 를 통해
EOM 을 구하게 되는데요.
이때 스프링이 가로로 있는 경우도 있고,
세로로 있는 경우도 있습니다.
(스프링이 가로 = 축이 세로)
(스프링이 세로 = 축이 가로)
그런데 이때 모멘트 평형식을 세우는 게 좀 다른데요.
왜 다른 걸까요?
많은 학생들이 이를 단순하게 외워서
문제를 풀고 있고,
저도 학부 또는 대학원 시절에
이 간단한 차이가 잘 이해가 안가서
그냥 외우려고 했던 기억이 있습니다.
하지만 간단한 물리 현상에 대한 이해만 하면 전혀 어렵지 않은 내용입니다.
진동학 한방에 끝내기를 꼭 수강하셔서
알면 간단하지만
알기 전에는 너무 답답한 내용들 많이 얻어 가셨으면 좋겠습니다.
아래는 진동학 한방에 끝내기에서 풀었던 문제 중 하나입니다.
- 에너지법으로도 풀었고,
- FBD 를 이용해서도 풀었는데요.
가로로 달린 스프링의 문제의 경우,
물체에 작용하는 중력에 의해
발생하는 모멘트가 고려되는 것을 알 수 있습니다.
하지만 아래와 같이
스프링이 세로로 되어 있는 경우,
중력에 의한 모멘트가
스프링의 initial displacement 와 상쇄되는 것을 알 수 있습니다.
자세한 설명은 아래의 필기 내용을 잘 살펴보시길 바랍니다.
이런 상황이 조금 응용되면
아래와 같이 살짝 기울어져 있는 상황으로 이어질 수 있습니다.
단순하게
스프링이 가로면 고려해주고,
스프링이 세로면 고려 안해주고,
하는 방식으로 외워버리면
아래와 같은 문제에 대해서는
접근하기가 매우 어려워집니다.
이런 이유 때문에
진동학의 경우
반드시 역학과 물리의 기본 개념에 근거해서
문제를 푸셔야 한다고 강조하는 것입니다.
몇몇 학생들은
뭐하러 이렇게 어렵게 풀어야 하나?
라는 의문을 가질 수도 있습니다.
하지만
쉽게 공부하고
대충 이해하는 습관은
어려운 문제를 푸는 데에 별 도움을 줄 수 없습니다.
반드시 기본 물리학과
역학 평형방정식을 제대로 이해해서
진동학뿐만 아니라
다른 응용 역학까지
제대로 잘 공부하셨으면 좋겠습니다.
질문에 대한 답이 됐기를 바랍니다.
감사합니다.
