진동

요약 물체가 시간의 흐름에 따라 하나의 점을 중심으로 반복적으로 왔다갔다 하면서 움직이는 상태 혹은 어떤 물리적인 값이 일정 값을 기준으로 상하 요동을 보이는 상태이다.

한쪽 끝 부분이 고정되어 매달려 있는 용수철의 다른 쪽 끝 부분을 길게 늘였다가 놓았을 때, 현악기의 줄을 튕겼다 놓았을 때, 그리고 또한 시계추를 잠시 옆으로 들었다가 놓았을 때의 경우를 각각 상상해 보자. 대상 물체가 어떤 기준을 중심으로 왔다갔다하면서 움직이는 모습을 관찰할 수가 있게 된다.

조금 더 추상적인 예로 일반 가정에서 주로 쓰는 교류 전원을 생각해 보자. 전압이나 전류는 시간이 흐름에 따라 0을 기준으로 값이 오르락내리락하며 변한다. 또한 전자기파에서 전기장 혹은 자기장의 세기도 역시 위와 같은 의미에서 0을 중심으로 값이 계속해서 아래위로 변하며 요동한다. 위와 같은 예에서 볼 수 있듯이 실제적인 물체가 기준점을 중심으로 왔다갔다하는 운동을 보일 때 혹은 물리적인 양들이 기준값을 중심으로 하여 아래위로 요동하는 현상을 보일 때 물리학에서는 이 모두를 진동 현상이라고 이름을 붙인다.

단순조화진동, 감쇠진동, 강제진동: 그네의 예
단순조화진동은 시간이 아주 많이 흘러도 진폭이 작아지지 않는 진동을 얘기한다. 그네를 한 번 밀었을 때 아무런 힘을 가하지 않아도 무한히 왕복 운동을 계속한다면 이는 단순조화운동이다. 하지만 일상생활에서는 외부적으로 아무 을 하지 않을 때 이렇게 진폭이 작아지지 않는 진동을 관찰하기란 매우 어렵고 대부분의 운동은 몇 번의 왕복운동을 하는 동안 진폭이 점차 작아지다가 마침내 시간이 많이 흐르면 결국에는 정지하는 양상을 보이게 된다. 그네를 한 번 밀고 나서 그대로 내버려 두면 실제적으로는 몇 번 왕복 하다가 결국에는 멈추게 되며 이렇게 진폭이 점차 작아지는 진동을 감쇠진동이라고 부른다. 하지만 그네를 시간에 맞추어 적절하게 잘 밀어주면 왔다갔다하는 폭이 점점 더 커지면서 높이 솟아오르는 경우도 볼 수 있게 되는 데 이렇게 외부 힘의 작용에 의해 시간이 흐름에 따라 진폭이 변화하는 왕복운동은 강제진동이라고 따로 명명을 한다.