기계 시스템은 스프링과 질량이 각각 유도자와 축전기와 비슷한 역할을 하는 전기 네트워크와 유사합니다. 기계 시스템의 점성 댐퍼는 전기 네트워크의 저항과 유사하게 작동하여 에너지를 소산합니다. 이러한 시스템에서 질량에 작용하는 힘에는 운동 방향으로 가해지는 힘, 스프링의 힘, 점성 댐퍼 및 질량의 가속도가 포함됩니다. 이러한 힘의 상호 작용은 질량에 작용하는 모든 힘의 합이 0이어야 한다는 뉴턴의 제2법칙을 사용하여 수학적으로 설명할 수 있습니다.
병진 기계 시스템에서 이러한 동작은 뉴턴의 법칙에서 파생된 고유한 미분 방정식으로 표현됩니다. 이 방정식은 질량에 작용하는 모든 힘을 설명합니다. 시스템을 분석적으로 풀기 위해 초기 조건이 0인 이 미분 방정식에 라플라스 변환을 적용합니다. 강력한 수학적 도구인 라플라스 변환은 시간 영역의 미분 방정식을 라플라스 영역의 대수 방정식으로 변환합니다. 이 방정식을 단순화하면 시스템의 전달 함수가 얻을 수 있는데, 이는 주파수 영역에서 출력 응답을 입력 힘과 연관시키는 중요한 개념입니다. 전달 함수는 시스템 안정성과 역학을 분석하는 데 필수적입니다.
회전 기계 시스템은 평행 이동 시스템과 평행하지만 회전 운동을 포함합니다. 이 시스템에서 토크는 힘을 대체하고, 각 변위는 이동 변위를 대체하며, 회전 관성은 질량을 대체합니다. 회전에 대한 뉴턴의 제2법칙을 사용하여 유사하게 유도된 회전 시스템의 유사 미분 방정식은 회전 운동의 역학을 설명합니다. 이 2차 미분 방정식에 라플라스 변환을 적용하고 단순화하면 회전 시스템의 전달 함수가 얻을 수 있습니다. 이 함수는 이동 시스템의 전달 함수가 선형 운동 역학을 이해하는 데 도움이 되는 방식과 유사하게 회전 시스템의 동작에 대한 중요한 정보를 제공합니다.
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