물리진자

요약 수평한 고정축의 둘레를 회전할 수 있는 임의의 형태의 물체를 말한다. 복합진자, 실체진자라고도 하며 시계추가 물리진자의 예로 들 수 있다.

그림은 질량중심을 통과하지 않는 임의의 축에 대하여 자유롭게 흔들릴 수 있는 강체(剛體)를 나타낸다. 이러한 배치가 작은 각 변위에 대하여 단순조화운동을 하는 물리진자를 구성한다. 물리진자의 실제적인 예는 사람의 팔과 다리를 들 수 있다. 복합진자(複合振子)·실체진자(實體振子)라고도 한다. 시계의 추는 일종의 물리진자이다.

수평축(받침점)으로부터 물체의 무게중심까지의 거리를 h, 물체의 질량을 m, 받침점 둘레의 관성모멘트를 I라 하면 물리진자의 각속도는 다음과 같다.

그리고 진동주기 T는 다음과 같다.

(g는 중력가속도)

이때 l을 그 진자의 등가단진자의 길이라 하고, 진자가 정지해 있을 때는 받침점에서부터 수직으로 l의 거리에 있는 점을 그 진자의 진동중심이라 한다. 진동중심을 새로운 받침점으로 하여 진동(振動)시키면, 전에 받침점이 있었던 곳이 진동의 중심이 된다. 가역진자(可逆振子)는 물리진자의 성질을 이용한 것이다.

질량중심의 위치와 h가 알려지면 주기를 측정함으로써 강체의 관성모멘트를 결정할 수 있다.