Resonance(공진)

공진 (resonance) 이란 가진 진동수가 고유 진동수에 근접하거나 일치하여 진동이 커지는 현상을 말한다.

여기서 고유진동수는 물체의 고유한 특성이다.

예) 자유도에 따라 고유진동수의 수가 결정된다. 1자유도 1개, 3자유도 3개(아마 드론의 경우 3개)

가진진동수는 물체와 상관없이 외부에서 물체에 가해지는 반복적인 힘 (혹은 변위 등) 이다.

예를 들어 어떤 구조물의 고유 진동수가 10, 21, 35 , 49, ... Hz 인 경우에 외부의 일정한 크기의 힘이 1 Hz 로 가진할 때보다 1번째 고유진동수인 10 Hz로 가해지면 진폭이 매우 커지게 된다. 이 현상을 공진이라 한다. 외력이 2번째 고유 진동수와 같아지는 21 Hz로 가진해도 진폭이 매우 커지는 공진 현상이 발생된다. 

공진 시에는 이론적으로 감쇠가 0일 경우에 진폭이 무한대가 된다. 그러나 실제 구조물은 모두 감쇠가 있기 때문에 무한대가 되지는 않으며 매우 커지긴 한다. 즉 공진시의 진폭은 감쇠값에 따라 크게 바뀌게 된다.

보통 공진 현상을 설명할때는 아래와 같은 그래프로 설명을 한다. X 축이 가진진동수/(비감쇠) 고유진동수이고 Y 축을 진폭 (실제로는 전달율)으로 보면 된다. 그리고 delta 는 감쇠로 보면 된다. X축이 1에 가까워 질수록 (즉 가진진동수 = 고유진동수) 진폭이 매우 커지는 것을 알 수 있다. 그리고 공진시의 진폭은 delta 값이 증가할수록 급격히 감소하는 것을 알 수 있다.

즉, 공진 주파수에서 가진 주파수가 멀어질 수록 진폭이 감소한다. 

 

 

 

참고: https://mechengineering.tistory.com/424 [[공학나라] 기계 공학 기술정보]

이러한 공진현상은 우리가 사용하는 기판에 부착된 센서도 가지고 있는 물리적인 특성이다.