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과학

공진현상이란 무엇인가?

by 로이인랑 2022. 6. 14.
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지진이 일어난 것도 아니고 태풍이 분 것도 아닌데 왜 다리가 무너졌을까요. 
우리나라에서도 비슷한 일이 일어났어요. 
건물이 흔들리면서
안에 있던 사람들이 모두 대피하는 소동이 벌어졌죠. 
다리는 왜 무너졌고 건물은 왜 흔들렸을까요. 
혹시 부실공사
여기 바나나 포도 오렌지 사과 네 개의 과일이 매달려 있어요. 
오렌지를 흔들면 어떻게 될까요. 맞춰보세요.
정답을 공개할게요 바나나가 가장 많이 흔들리네요. 
모두 같은 줄이 연결되어 있는데 왜 바나나만 많이 흔들리는 걸까요.
안녕하세요. 친구들 바나나가 왜 그렇게 크게 흔들렸을까요. 
다시 과일들을 살펴볼게요 오렌지와 바나나의 공통점을 찾으셨나요. 
맞아요. 길이가 똑같죠. 이렇게 실에 매달아 놓은 구조는 그 길이에 따라서 진동하는 속도가 달라져요.
실이 짧으면 빠르게 진동하고 실이 길면 느리게 진동하겠죠. 
그리고 이런 흔들림은 이 줄을 타고 다른 과일들을 진동시킬 거예요. 
이때 바나나와 오렌지 같은 경우는 길이가 비슷하니까 당연히 비슷하게 진동을 하겠죠. 
이 바나나와 오렌지가 진동하는 속도가 똑같기 때문에 더 잘 흔들리게 되는 거예요. 
오렌지가 바나나를
잘 흔들어준 거죠.
이건 마치 그네를 탔을 때 뒤에서 타이밍을 잘 맞춰서 밀어주면 그 네가 잘 흔들리는 거와 같죠.
이게 바로 공진 현상입니다. 사실 이 공진 현상이라는 게 그렇게 어려운 현상은 아니에요. 
우리 주위에서도 쉽게 찾아볼 수 있어요. 
그런데 그럼 공진 현상을 어디서 찾을 수 있을까요. 
딱 두 가지 조건만 만족하는 물체를 찾아보시면 쉽게 찾을 수 있어요.
첫 번째 진동이 잘 보이는 물체여야겠죠. 
가장 좋은 건 이렇게 진동이 크고 천천히 진동하는 물체예요. 
이런 식으로 진동을 잘 볼 수 있는 물체가 아무래도 공진을 보기도 쉽겠죠. 
두 번째 조건은 요 진동을 잘 시켜줘야 된다는 건데 그러니까 어떻게
일단
당연히 뭐 생각 없이 막 이런 식으로 진동하면 안 되겠죠. 
이 흔들리는 진동의 타이밍을 잘 맞춰서 더 진동시켜주는 거예요. 
이제 공진 시켜볼게요 잘 보세요.
이렇게
이거 보세요. 진동 엄청 크죠 이런 식으로
났다 지금까지 분진 현상을 확인해 보았는데요. 
이번엔 이 원리를 응용한 간단한 장난감을 만들어 볼까요. 
고리공 증기를 만들어 볼게요 준비물은 쟁반 종이 테이프 연필
가위 이렇게 필요해요 가장 먼저 자를 대고 폭이 2cm인티를 그려주세요. 
이 종이는 살짝 두께감이 있는 게 좋아요. 
이제 띠를 잘라줄 거예요. 25 30 35 40 50cm로 종이를 만들어주세요.
만약 띠가 짧을 경우에는 여러 개를 이어 붙여도 좋아요. 
이렇게 자른 종이를 테이프를 이용해 고리 모양으로 만들어주세요. 
종이를 붙일 때는 약간 겹쳐서 붙여주세요.
이렇게 고리 모양으로 만들었어요. 마지막으로 이렇게 테이프를 이용해 꼬리를 쟁반에 붙여주세요.
짜잔 고리공진기가 완성됐어요. 이걸 어떻게 가지고 노는지 얘기해 드릴게요 여러분은 여기서 원하는 고리를 강하게 진동시킬 수가 있어요. 
어떻게 그렇죠 이 고리를 공진시키는 거예요. 
이제 진동시켜볼까요. 원하는 고리를 진동을 시키려면 어떻게 해야 될까요. 
일단 천천히 한번 진동을 시켜볼게요
첫 번째 골이 벌써 반응하네요. 이 고리가 공진되었어요. 
다음 두 번째 고리 그다음 세 번째 고리 그다음 세 번째 고리 그다음 다섯 이건 못하겠습니다. 
이렇게 원하는 고리를 정진시킬 수 있었습니다. 
그럼 처음에 보았던 다리와 빌딩은 어떻게 된 걸까요.
다리의 경우 바람에 의해 다리의 진동이 커지면서 무너지게 되었어요.
빌딩도 마찬가지예요. 빌딩 안에서 사람들이 단체로 움직일 때 하필이면 그 빌딩의 고요한 진동과 비슷하게 흔드는 진짜
지금까지 간단한 공진 현상에서부터 건축물이 무너질 수 있는 무서운 공진 현상까지 다양하게 살펴보았어요. 

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