공명 현상이 발생하는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요
공명 현상이 일어나게 되면 건축물에 좋지 않은 현상이 일어 날수있다고 합니다 다리가 파괴되기도 했다던데 이 공명 현상은 왜 일어나는 건가요?
안녕하세요.
공명 현상(Rosonance)은 물리적 시스템이나 구조물이 그들의 자연 진동수(natural frequency)에서 외부의 주기적인 힘(foreced vibration)을 받았을때, 그 진동의 진폭(amplitude)이 극적으로 증가하는 현상을 말합니다. 이 현상은 고유의 진동수가 외부로부터 가해지는 힘의 주파수와 일치할 때 발생하며, 이때의 효과는 때로는 매우 파괴적일 수 있습니다.
공명은 다양한 물리적 환경에서 발생할 수 있으며, 다리, 건물, 차량 등 다양한 공학 구조물에서 관찰됩니다. 예컨데, 풍속이 특정 구조물의 고유 진동수와 일치하는 속도로 부는 경우, 구조물은 공명 현상으로 인해 과도하게 진동하게 됩니다. 이는 다리의 붕괴, 건물의 구조적 손상 등을 초래할 수 있습니다.
1938년에 발생한 타코마 다리 붕괴 사건은 공명 현상의 대표적인 예입니다. 이 다리는 특정 풍속에서 공명 현상이 발생하여, 다리의 진동이 점점 심해지고 결국 붕괴에 이르렀습니다. 이 사례는 공학적 설계와 건축에 있어서 외부 자극과 시스템의 자연 진동수를 면밀히 고려해야 하는 중요성을 강조합니다.
공명 현상을 예방하기 위해서는 구조물의 설계 초기 단계에서부터 자연 진동수를 정확히 계산하고, 가능한 외부 자극의 주파수와 겹치지 않도록 조치를 취해야 합니다. 또한, 공명이 발생한 가능성이 있는 구조물에는 진동 감쇠기(dampers)와 같은 장치를 설치하여 과도한 진동을 흡수하거나 감소시키는 방법도 효과적입니다.