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제목 [AST] 고유주파수와 강제주파수 (소음과 진동의 주파수)
작성자 ASTint
카테고리 설비진단
첨부파일

고유주파수와 강제주파수 (소음과 진동의 주파수)

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통기타의 악보코드를 맞추고 기타줄을 튕기면 각기 코드에 맞는 다른 음색을 보이는 하모닉 음이 발생한다. 기타는 각 줄(현) 별로 독특하고 소리의 높낮이가 서로 다르다. 약간의 상식을 갖고 잘 살펴보면 튕기고 있는 기타줄의 길이와 기타줄의 종류 그리고 기타줄이 조여있는 정도에 따라서 소리가 다르다는 것을 이해 할 수 있다. 반면에, 선풍기를 작동시키면 발생하는 진동, 자동차의 엑셀을 밟을 때마다 변동하는 RPM(분당 회전수)은 위의 기타줄에서 발생하는 고유한 특성과는 다르다. 즉, 이 것은 새롭게 생성되는 것이며 반면에 기타줄은 원래 가지고 있었던 것, 쉽게 말하자면 손으로 튕기지 않으면 소리가 아예 나지 않는다는 것과의 차이이다.

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강제주파수(Forced frequency)

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힘을 가하면 고유주파수와 강제주파수는 모두 변동하지만 강제주파수는 만들어 생성된 값이고 고유주파수는 원래부터 있던 값이다. 이 두 개의 주파수가 중첩되면 큰 진폭을 유발하게 되는데 이를 공진(Resonance)이라고 한다. 이해를 돕기 위해 고유주파수와 강제주파수의 예를 들면 아래와 같다.

고유주파수

강제주파수


-튕기고 난 다음의 기타줄 발생음

-마찰을 하고 난 다음의 바이올린 현 발생음

-타격하고 난 다음의 컵의 물높이에 따른 발생음

-물체를 망치로 치고 난 다음의 물체의 방향별로 달리 발생하는 진동과 소음

-바람이 불 때 발생하는 교량의 고유한 움직임

-진자시계의 추가 움직이는 고유한 주기

-차 실내에 있는 동전이 움직이는 회전수

*회전력(협대역 주파수)-아래

-자동차 엔진 크랭크 회전수 변동

-각 종 기계설비의 축(shaft)의 회전수

-전기적인 가진(60Hz, 120Hz)

-모터나 터빈의 회전수

-각종 회전체(기계, 바퀴, 팬, 펌프, 벨트, 기어, 베어링 등)에서 발생하는 회전수


*유체력(광대역 주파수)

-바람, 스팀, 파도, 기포(캐비테이션), 액체유동(펌프), 고압기체(압축기)


*충격력(광대역 주파수)

-왕복동엔진, 망치, 장력, 프레스, 단조, 항타, 빗물, 불규칙랜덤

강제주파수가 고유주파수를 깨우는 것이 아니라 가진력이 고유주파수를 깨우는 것이라는 것을 기억해야 한다. 가진력은 뚜렷한 주파수(협대역, 사인파, 조화파)를 가질 수 도 있고 광대역의 주파수(불규칙파형, 충격파형)를 발생시킬 수 도 있다.

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협대역 주파수는 공진을 발생시키려면 고유주파수와 일치시켜야 하지만, 광대역 주파수는 그냥 발생시키면 고유주파수가 일어난다. 이때 발생하는 고유주파수를 굳이 공진이라고 부르지는 않는다. 자연의 많은 현상처럼 잠재주파수가 드러난 것이지 심각한 상태는 아니기 때문이다.