왕복운동(往復運動, reciprocating motion/alternating motion)은 특정한 움직임을 계속 반복해서 보이는 주기적인 운동을 말한다. 시계추의 움직임과 같이 어떤 물체의 운동은 같은 패턴의 움직임을 주기적으로 반복한다. 물체가 왕복운동을 할 경우에 반복되는 부분을 따로 떼어내 분석하면 전체 운동에 대해 기술할 수 있다. 한 번의 완전한 운동이 이루어지기까지 걸린 시간인 주기, 변위의 최대 폭인 진폭, 시간의 흐름에 따라 운동하는 과정 등을 알면 앞으로 일어날 운동에 대해 예측이 가능하다.
왕복운동의 예
지구가 태양 주위를 공전하는 것이나 자동차 바퀴에 달린 피스톤이 위아래로 계속해서 움직이는 것, 그네가 앞뒤로 흔들리는 것 등이 있다. 그 외에 교류 전원에서 전류 또는 전압이 사인 곡선을 그리며 시간이 흐름에 따라 값을 바꿔가는 것도 추상적인 의미에서 왕복운동이라 할 수 있다.
왕복운동을 하는 물체는 우리 주위에서 흔히 볼 수 있다. 그네를 잡아당겼다 놓으면 그네는 한동안 일정한 주기로 왔다갔다 하다가 멈춘다. 용수철을 잡아당겼다 놓았을 때도 마찬가지 현상을 관찰할 수 있으며, 커다란 벽시계에 매달린 추도 계속해서 일정한 속도로 왕복운동을 계속한다. 공기의 저항이 없다면 그네와 용수철은 영원히 같은 운동을 반복하게 될 것이다.
이런 운동들처럼 일정한 시간 간격으로 일정한 폭을 왔다갔다하는 운동을 통틀어서 진자 운동이라고 한다. 이때 진자의 수직 위치에서 최대한 멀리 움직였을 때까지의 거리를 진폭이라고 하며, 진자가 한번 왕복할 때 걸리는 시간을 주기(T)라고 한다.
진자의 주기는 추를 매단 실의 길이에 따라 결정된다. 즉 실의 길이가 길수록 한번 왕복하는 데 걸리는 시간은 길어지고, 실의 길이가 짧을수록 주기도 짧아진다. 하지만 추의 무게는 주기에 아무런 영향을 미치지 않는다. 즉 그네에 어른이 앉아 있을 때와 아이가 앉아 있을 때 똑같은 거리만큼 당겼다가 놓으면 정확히 같은 속도로 움직인다는 의미이다.
참고자료
같이 보기
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