폰으로 재는 진동 모터의 떨림

Phone: measure the vibration motor with the accelerometer

떨리는 폰을 책상 위와 베개 위에 놓으면, 왜 «드르륵» 소리가 그렇게 다를까요?

무슨 일이 일어났나

폰 진동 모터는 치우친 추를 돌려 폰을 박자에 맞춰 밀고, 폰이 놓인 받침도 함께 떨리며 소리를 냅니다.

딱딱한 책상은 떨림을 잘 붙잡지 못해(감쇠가 작아) 크게 울리고, 푹신한 베개는 떨림 에너지를 빨리 받아 없애(감쇠가 커) 조용합니다. 시뮬레이터에서 감쇠비 0.05 일 때 흔들림 63.3 mm, 0.5 일 때 6.33 mm 입니다.

폰 속 가속도 센서는 MEMS(미세 전자 기계) 기술로 아주 작게 만들고, 자유롭게 움직이는 작은 질량의 위치를 따라가 세 축의 빠르기 변화를 잽니다(NIST). 시뮬레이터의 용수철 추와 닮은 꼴입니다.

해 보기에서는 폰 두 대로, 한 폰이 떨 때 나는 «드르륵» 소리의 높이(진동수)와 크기를 다른 폰의 마이크로 잽니다.

💡 생활 속 예시

  • 밤에 폰을 나무 협탁 위에 두면 진동 알림이 방을 울리지만, 이불 위에 두면 거의 들리지 않습니다.
  • 버스 안에서 가방 속 폰이 떨리면 몸에 닿은 쪽은 느껴도, 옆 사람은 소리를 거의 듣지 못합니다.

🧪 해 보기

  1. 폰 두 대를 준비합니다. A 폰은 진동만 울리게(무음 · 진동) 알람을 1 분 뒤로 맞추고, 책상 한가운데에 화면을 위로 놓습니다.
  2. B 폰에서 «폰으로 재는 스피커 · 마이크의 주파수 범위» 쪽을 열어 장면을 «mic-spectrum» 으로 바꾸고, «시작» 을 눌러 마이크를 켭니다.
  3. B 폰을 A 폰에서 20 cm 쯤 떨어진 책상 위에 두고, A 가 떨릴 때 가장 센 봉우리의 진동수와 높이를 적습니다(봉우리가 여럿이면 가장 낮은 것도 적습니다).
  4. A 폰을 베개 위로 옮겨 다시 울리고, 봉우리의 진동수와 높이가 어떻게 바뀌는지 견줍니다.
  5. 이 쪽 시뮬레이터에서 감쇠비(ζ)를 0.05 와 0.5 로 바꿔, 책상과 베개의 차이를 흔들림 크기로 견줘 봅니다.
  • ⚠️ A 폰은 책상 가장자리에서 멀리 둡니다 — 떨림에 밀려 떨어지지 않게.
  • ⚠️ 마이크 소리는 저장 · 전송하지 않고 이 화면에서만 그립니다.
  • ⚠️ 어린이는 어른과 함께 합니다.

누가 왜 찾았나

1821 년 마이클 패러데이는 처음으로 전기 모터를 만들었습니다(영국 왕립 연구소). 오늘날 폰을 떨게 하는 진동 모터도 전기로 축을 돌리는 아주 작은 모터이고, NIST 는 폰 속 가속도 센서가 MEMS 기술로 작게 만든 것이라고 설명합니다.

확인된 값

가속도 센서는 MEMS(미세 전자 기계) 기술로 아주 작게 만든다 — 부품 크기가 마이크로미터 정도
MEMS, micrometers 출처
가속도 센서는 3 차원 공간의 세 축 모두의 가속도를 잰다
3 축 출처
가속도 센서는 자유롭게 움직이는 작은 질량의 위치를 따라가 빠르기 변화를 잰다
freely moving mass 출처
미국 재난 문자(WEA)는 고유한 알림 소리와 진동을 두 번씩 되풀이한다
2 번 출처
패러데이가 처음 전기 모터를 만든 해 — 진동 모터도 작은 전기 모터다
1821 출처

교육과정에서는

  • 한국 2022 · 역학과 에너지 · 탄성파와 소리 [12역학03-01]
  • 한국 2022 · 물리학 실험 · 물리 실험의 기초 [12물실01-04]

출처

이어서 보기

같은 단원 · 생활 속 기계

DATA & LICENSE

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① 시뮬레이터·그림: 직접 만듦

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② 사실·숫자: 공식 기관·교재

연도·숫자·이름은 NIST·NASA·NOAA·USGS·기상청·PDG·노벨재단 같은 공식 기관과 공개 교재에서 직접 확인한 것만 우리 말로 옮기고, 쪽마다 출처 주소를 적습니다. 위키백과·나무위키·블로그는 출처로 쓰지 않습니다.

③ 교육과정

2022 개정 과학과 교육과정과 영국·호주·일본 교육과정에서 그 내용이 어디에 나오는지 함께 적습니다.

④ 실시간 자료

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