Resonance (공진)

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정의

시스템의 고유

Frequency - Hz (주파수)와 외부 자극의 주파수가 일치하거나 근접할 때

Amplitude (진폭)이 크게 증폭되는 현상이다.

공진은 진동, 파동, 전기, 음향 시스템 전반에서 나타나는 보편적 현상이다.

음향에서 공간, 악기, 구조물이 특정 주파수에서 소리를 유난히 크게 강화하는 현상으로 체감된다.

같은 에너지 입력이라도 공진 주파수에서는 효율적으로 에너지가 축적되어 음압이 증가한다.

이 특성은 악기의 울림을 풍부하게 만들기도 하고, 공간에서 특정 대역이 과도하게 부각되는 문제를 만들기도 한다.

공진은 설계에 따라 장점이 될 수도, 제어 대상이 될 수도 있는 양면성을 가진다.

공진의 원리는 시스템이 가진 고유 진동 모드가 외부 자극과 동조되어 에너지 교환 호율이 극대화된다는 점에 기반한다.

모든 물리 시스템은 구조와 경계 조건에 의해 정해진 고유 주파수를 가진다.

외부 자극이 고유 주파수에 맞지 않으면 입력 에너지가 손실보다 빠르게 누적된다.

감쇠가 작을수록 공진 증폭은 커지고, 감쇠가 크면 공진 효과는 완만해진다.

공진은 특정 주파수 대역에서만 발생하며, 다른 대역에는 거의 영향을 주지 않는다.

공진은 음색, 공간 울림, 특정 대역의 강조를 만들어 청감 인상을 크게 바꾼다.


f₀ = (1 / 2π) · √(k / m)


H(f) = 1 / √( (1 − (f/f₀)²)² + (2ζf/f₀)² )


Q = f₀ / Δf


ζ ∝ 1 / Q

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