One Degree of Freedom System   1 자유도, 1 자유도 계

1. 1 자유도 계 (1 自由度 系, One Degree of Freedom System)

  ㅇ 운동의 표현을 위해 필요한 독립 좌표 변수가 오직 하나뿐인 진동계
     - 어느 순간에 해당 계의 구성을 완전 정의하기 위해, 
     - 오직 하나의 독립된 좌표 만이 필요한 계

  ㅇ 대부분의 시스템을, 1 자유도 계로 근사시켜, 그 거동을 개략 표현이 가능하지만,
     - 여러 물체들이 유연하게 연결되어 서로 영향을 주는 경우가 더 현실적 임  ☞ 다 자유도계 참조


2. 1 자유도 계의 특징

  ㅇ `1개 좌표`와 `2계 미분방정식`이 있으면 운동 표현 가능
     - 즉, 운동을 표현하기 위해, 
     - 1개 독립 좌표 및 1개 관성 요소가 있게됨
  ㅇ 시간 의존적인 정보 만이 필요 
     - 즉, 공간 의존적인 정보는 불필요
     - 만일, 1 보다 많은 자유도를 갖으면, 시간 및 공간 정보 모두 필요함
  ㅇ 요소들 간의 상대 위치에는 의존 않음
     - 비록, 시간에 따라 진폭이 변하는 등의 운동을 하지만, 상대 위치에는 의존 않음
     - 즉, 다 자유도계와 달리, 여러 관성 요소들 간의 상대적인 위치에는 의존 않음 
  ㅇ 진동 주파수가 1개 만 있음


3. 1 자유도 계의 例) 

  ㅇ 1 자유도 회전운동 : 평면상에서 고정 축, 고정 길이를 갖는 단진자 
        
     - 1개 회전운동 자유도 (θ)
     - 좌표 변수 1개(θ) 및 2계 미분방정식 이면 충분히 표현 가능
  ㅇ 1 자유도 무감쇠 진동 : `질량 스프링` 만으로 구성된 무감쇠 2차 시스템 (Mass Spring Model)
  ㅇ 1 자유도 감쇠 진동   : `질량 스프링 제동기`로 구성된 2차 시스템 (Mass Spring Damper Model)