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1자유도 질량-스프링계에서 초기조건으로 변위 x0가 주어진 상태에서 가… | [일반기계기사 필기] 16년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[일반기계기사 필기] 16년 3회차
1자유도 질량-스프링계에서 초기조건으로 변위 x0가 주어진 상태에서 가만히 놓아 진동이 일어나나면 진동변위를 나타내는 식은? (단, wn은 계의 고유진동수이고, t는 시간이다.)
1
x0coswnt
2
x0sinwnt
3
x0cos2wnt
4
x0sin2wnt
해설

1자유도 질량-스프링계의 자유진동 응답은 초기조건에 따라 결정된다. 초기 변위 x₀가 주어지고 초기속도가 0(가만히 놓아)인 경우, 일반해 x(t)=Acos(wnt)+Bsin(wnt)x(t) = A\cos(w_n t) + B\sin(w_n t)에서 초기조건을 적용하면 x(0)=x0x(0) = x_0이므로 A=x0A = x_0, x˙(0)=0\dot{x}(0) = 0이므로 B=0B = 0이 된다. 따라서 진동변위는 x(t)=x0cos(wnt)x(t) = x_0\cos(w_n t)로 나타내며, t=0일 때 최대변위 x₀에서 시작하여 코사인 함수로 진동한다.

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