VPython을 활용한 선형 질량-스프링 결합계 진동의 대화형 시뮬레이션 (Interactive Simulation of the Motions of a Linear Mass-Spring Chain with VPython)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 70권 / 10호 / 871 ~ 879페이지
· 저자명 : 김창배, 이동렬, 김희상, 정진석, 천명기, 이윤상, 김진민, 이태훈, 이항모, 박세영, 김남미, Doris Kim, 최현희

초록

조화진동은 대학 물리학 과정에서 필수적으로 학습하는 주제이다. 통상적으로 이에 대한 교육은하나의 진동자가 행하는 단순조화진동에서 시작하여 감쇄력과 외부의 조화력을 첨가하면서 진행한다. 이어서 진동자가 두개 이상 결합하면서 나타나는 운동을 통해서 진동의 정규 모드들과 공명등을 학습한다. 그 후 진동계를 연속적인 매질로 확장하여 파동의 진행과 정상파 등을 공부한다.
본 논문은 Glow Script를 기반으로 VPython 언어를 사용하여 개발한 대화형 컴퓨터 프로그램을소개하고자 한다. 이 도구를 통하여, 임의의 개수의 진동자들이 결합한 진동자계를 외부의 조화력이강제로 운동을 시킬 때 나타나는 운동의 행태를 시각적으로 확인하고 그래프를 통하여 정량적으로 분석할 수 있다. 이로부터 진동의 정규 모드와 공명 그리고 파동의 정상파에 관한 개념 등을 확고히 할 수 있다.

영어초록

A computer program written in the VPython language on the Glow Script platform is developed with a view to aiding the study of vibrations and the waves. It simulates the forced motions of coupled oscillators of arbitrarily large number. Understanding the harmonic oscillations of physical systems underlies the core curriculum of college physics. It normally starts with the simple harmonic oscillation of a single oscillator and, afterwards, adds damping and external harmonic forcing. More than one coupled oscillators are, then, introduced and they give ways for understanding waves in continuous media as the number of oscillators becomes large. The reported product visualizes the motions of coupled oscillators and enhance the comprehension of such concepts as the normal modes of vibration and stationary waves.

참고자료

· 없음