학술논문
자기력을 이용한 감쇠조화진동의 측정 및 분석 / Measurement and analysis of magnetically induced damped oscillations
Document Type
Dissertation/ Thesis
Author
Source
Subject
Language
Korean
Abstract
본 연구는 중력장 내에 수직으로 배치된 두 개의 자석을 이용하여 중력과 자기력이 동시에 작용하여 일어나는 자석의 진동을 측정하고 분석하였다. 우선 MBL 장비 중 자기장 센서를 이용하여, 두 자석이 평형상태에 있을 때 두 자석으로부터 거리에 따른 자기장의 세기를 측정하고, 이를 바탕으로 두 자석의 자기쌍극자 모멘트를 구하여 위에 있는 자석의 높이에 따른 퍼텐셜 에너지를 계산함으로써 자기퍼텐셜 에너지의 비대칭성을 확인하고 힘 및 탄성계수를 계산하여 중력과 자기적 반발력에 의한 진동하는 자석의 비대칭적 감쇠 진동 형태를 예측하였다. 다음으로 고정된 자기 센서 및 코일로부터 얻은 진동하는 자석의 시간에 따른 자기장의 변화값을 이용하여 낙하 높이별 진동하는 자석의 시간에 따른 위치를 도출하고 이를 이용하여 진동수, 위상궤도, 퍼텐셜 에너지를 구하여 진동하는 자석들의 진동 형태를 확인하였다. 그 결과 중력과 자기적 반발력에 의해 진동하는 자석의 시간에 따른 위치변화는 평형점을 기준으로 아래쪽과 위쪽의 감쇠 및 그래프 형태가 비대칭적으로 나타났다. 또한 낙하 높이에 따른 위상궤도에서는 평형점으로부터 거리가 멀수록 진동하는 자석의 위상궤도의 비대칭성이 크고, 평형점 근처로 올수록 대칭적인 진동의 형태가 나타남을 확인하였다. 낙하 높이별 시간에 따른 퍼텐셜 에너지 변화의 경우 평형점 위쪽에서는 중력 퍼텐셜 그래프 형태가, 평형점 아래에서는 자기퍼텐셜 그래프 형태가 나타났으며, 진동을 거듭할수록 진폭이 줄어드는 형태를 보였다.