조금씩 전달되는 에너지
외부에서 주기적으로 힘을 가하면 진동계에 에너지가 전달된다. 구동과 계의 운동이 알맞은 관계를 이루는 주파수에서는 반복되는 입력에 큰 응답이 나타날 수 있다.
같은 크기의 힘이라도 얼마나 자주, 어떤 위상으로 가하는지에 따라 효과가 다르다. 공명은 힘의 크기 하나만으로 결정되는 현상이 아니다.
고유 진동수와 공명점
외부 구동 없이 작은 변위를 주었을 때 나타나는 진동 특성은 고유 진동수와 관련된다. 여러 자유도를 가진 계에는 여러 진동 모드와 고유 진동수가 있을 수 있다.
감쇠가 있는 계에서는 측정하는 응답량과 구동 방식에 따라 최대 응답 주파수가 단순한 무감쇠 고유 진동수와 정확히 일치하지 않을 수 있다. 두 개념을 언제나 같은 숫자로 놓으면 세부 해석을 놓친다.
무한한 진폭이 생기지 않는 이유
현실의 진동계는 마찰과 저항 등으로 에너지를 잃는다. 입력과 손실이 균형을 이루면 응답이 제한되며, 큰 진폭에서는 구조의 비선형성도 중요해진다.
손실이 작은 계는 특정 주파수에 날카롭게 반응할 수 있고 손실이 큰 계는 반응이 넓고 완만할 수 있다. 공명 주파수와 함께 폭과 감쇠를 살펴야 하는 이유다.
이용과 억제
주파수 선택 회로와 여러 센서는 공명을 이용해 필요한 신호에 민감하게 반응한다. 반대로 구조물과 기계에서는 반복 하중에 대한 큰 진동을 줄이기 위해 감쇠와 고유 특성을 조절한다.
큰 진동이 보인다고 원인이 모두 같은 단순 공명은 아니다. 바람과 유체가 에너지를 공급하는 불안정 등 다른 기작도 있어 실제 원인을 분석해야 한다.