진동, 진동의 크기

진동

진동은 어떠한 물리학적 계가 평형상태에서 벗어난 후 평형상태로 다시 복원되려는 힘에 반응할 때 나타하며, 자유진동과 강제진동의 2가지 종류로 나눌 수 있다.

자유진동은 구속력 없이 움직일 때 일어나는 진동이며, 용수철에 매달린 진자를 예로 들 수 있다. 이러한 진동은 단조화운동(simple harmonic motion/SHM)이라고도 알려져 있는데 이는 교란 정도에 정확히 비례하는 복원력을 받을 경우 항상 일어난다.

그 힘은 교란에 비례한다고 가정할 수 있으며, 단조화운동의 특성 중 하나는 진동주기가 진폭과 무관하다는 것이다. 자유진동의 일반적인 양상은 감쇠현상인데, 마찰력을 계속 받으면서 진동의 에너지를 서서히 잃어버린다. 따라서, 자유진동에서 진폭은 항상 지수함수적으로 감소하며 결국 평형위치인 정지상태로 되돌아간다.

강제진동은 물리계가 외력에 의해서 계속 힘을 받을 때 일어난다. 간단한 예로 아래로 갈 때마다 밀치는 힘을 받는 어린이용 그네를 들 수 있다.

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진동의 크기를 나타내는 용어

진동 용어 (Vibration Terminology) - 진동변위(peak to peak) 진동속도(peak) 진동속도(rms) 진동가속도(peak) 등이 있다.

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진동 변위 (peak to peak)

하나의 진동 변위 끝에서 다음 끝까지 진동에 의해 이동된 총 거리는 '피크 투 피크(peak to peak)' 변위라고 한다. 혹은 피크 투 피크의 절반인 피크를 말하기도 한다. 단위는 보통 마이크로미터(마이크론, μm)를 많이 사용한다.

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진동 속도

진동은 방향을 바꾸기 전 잠시 멈추는 peak에서는 속도가 0이 되며, 진동 변위의 가운데를 통과할 때 속도는 최대가 되는데 이 때의 속도를 진동 속도 피크라고 한다. 단위는 보통 mm/s-pk 또는 inches/s-pk 로 한다.

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진동 가속도

기계 진동 측정을 위해 ISO(International Standards Organization)에서 진동 가속도로 진동의 속도 변화 함수에 대한 실효치를 결정하는 기준을 도출하기 위해 정한 것이다. 보통 단위는 mm/s2, ㎛/s2를 많이 사용한다.

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진동레벨(dB(V))

1~90 Hz간 각 주파수별 진동가속도레벨에 수직감각치를 가중한 다음 각 주파수별 dB을 총 합산한 것이다.