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그림과 같이 Coulomb 감쇠를 일으키는 진동계에서 지면과의 마찰계수… | [일반기계기사 필기] 19년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[일반기계기사 필기] 19년 1회차
그림과 같이 Coulomb 감쇠를 일으키는 진동계에서 지면과의 마찰계수는 0.1, 질량 m= 100 kg, 스프링 상수 k=981 N/cm이다. 정지상태에서 초기 변위를 2 cm 주었다가 놓을 때 4 cycle후의 진폭은 약 몇 cm가 되겠는가?
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해설

1사이클마다 진폭이 0.4 cm씩 줄어들어 4사이클 후 진폭은 0.4 cm가 된다.

그림은 벽에 스프링으로 연결된 질량이 바닥 위를 미끄러지는 계로, 바닥 마찰이 쿨롱(건성) 감쇠로 작용한다. 이때 진폭은 지수적으로 줄지 않고 매 사이클 일정량씩 직선으로 감소한다.

1사이클당 감소량은
ΔX=4μmgk=4×0.1×100×9.81981=0.4 cm\Delta X=\dfrac{4\mu m g}{k}=\dfrac{4\times 0.1\times 100\times 9.81}{981}=0.4\ \mathrm{cm}
(k = 981 N/cm 이므로 단위를 cm 기준으로 맞춰 계산한다.)

초기 변위 2 cm에서 4사이클이 지나면 X4=24×0.4=0.4 cmX_{4}=2-4\times 0.4=0.4\ \mathrm{cm} 가 남는다.

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