질문 요약
진동학 강의에서 첨부한 사진의 FBD에서 왜 중력에 의한 외력은 자유물체도에 표시되지 않는 건가요? 첨부파일 : https://drive.google.com/file/d/1a3wP_WpyyD_1urbntN9p-R90Ejx28HEU/preview?usp=drivesdk
답변 요약
자유진동에서는 중력을 고려하지 않습니다. 자세한 내용은 [여기](https://godjunpyo.com/진동학/?uid=200&mod=document&pageid=1)에서 확인할 수 있습니다.
Unsplash 추천 이미지 (키워드 : Vibration, lecture, FBD (Free Body Diagram), gravity, external force, free body, representation. )
진동학 강의 - Free Body Diagram에서 중력 표시 안하는 이유?
진동학 강의를 듣다 보면, 자유물체도(Free Body Diagram, 이하 FBD)에서 중력에 의한 외력이 표시되지 않는 것을 종종 볼 수 있습니다. 왜 그런 것일까요? 이 포스트에서는 그 이유에 대해 설명하겠습니다.
위의 그림은 진동학 강의에서 보여준 FBD의 한 예시입니다. 많은 학생들이 이 그림을 보고 '왜 중력에 의한 외력이 없는 것인가?'라는 의문을 가집니다.
자유진동과 중력
답변은 간단합니다. 자유진동에서는 중력을 고려하지 않기 때문입니다. 진동학에서 '자유진동'이란, 외부에서 어떠한 외력도 가해지지 않고 물체 자체의 특성에 의해 일어나는 진동을 말합니다. 이때 외력이란, 물체 외부에서 가해지는 힘을 의미하며, 중력 또한 이에 속합니다.
하지만 자유진동에서는 중력을 고려하지 않습니다. 이는 중력이 진동에 미치는 영향이 미미하기 때문입니다. 실제로 중력은 물체의 질량에 비례하는 힘을 가하므로, 질량이 큰 물체에 대해서는 중력의 영향이 무시할 수 없지만, 진동학에서 다루는 대부분의 물체는 질량이 충분히 작아 중력의 영향을 무시할 수 있습니다.
중력을 고려하지 않는 이점
또한, 중력을 고려하지 않음으로써 계산이 간편해지는 이점이 있습니다. 중력을 고려하게 되면, 물체의 위치에 따라 중력의 크기가 변하므로 진동의 방정식이 복잡해집니다. 그러나 중력을 무시하면, 진동의 방정식이 단순해지므로 해석이 용이해집니다.
이처럼, 자유진동에서는 중력에 의한 외력을 고려하지 않습니다. 따라서 FBD에서도 중력에 의한 외력은 표시되지 않는 것입니다. 이 포스트를 통해 진동학 강의에서 FBD를 이해하는 데 도움이 되었기를 바랍니다.
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