소라껍질을 귀에 대면 왜 특유의 파도소리가 들리는 걸까?
오늘은 gtxxx145님이 제보해주신 주제에 대해 알아보도록 하겠습니다. 제보의 내용은 '소라껍질을 귀에 대면 왜 파도소리가 들릴까'입니다. 해변으로 여행을가서 주변의 소라껍질을 귀에 대면 “쏴~”하는 파도소리가 들리죠. 바다여서 그런가 싶어 집으로 가져와서 해봐도 똑 같은 소리가 들려 신기해 한 기억이 있는데 여기에도 과학적인 근거가 있다고 합니다.
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이 현상을 이해하기 위해서는 먼저 물체 고유의 '진동'과 소리의 '공명'현상에 대해 알아보도록 하겠습니다. 한 쪽 끝이 벽에 완전히 고정되어 있는 가느다란 금속판이 있다고 가정하고 고정되어 있는 끝의 반대편을 손으로 눌렀다가 놓으면 금속판은 아래 위로 진동하게 되는데 이때 단위 시간당 진동을 시작하여 다시 처음 위치로 되돌아 오는 진동의 수를 고유 진동수(natural frequency)라 합니다.
탄성을 지닌 물질로 만들어진 모든 물체는 모두 이러한 고유 진동수를 가지고 있는데 우리가 중학교 때 U자 모양의 소리굽쇠로 진행한 실험이 바로 물체의 고유한 진동수를 알아보는 실험이었죠. 많은 물체들 심지어 원자도 그렇게 고유한 진동수를 갖습니다. 그리고 이런 물체의 고유한 진동때문에 우리는 소리를 듣게 됩니다.
소리굽쇠 실험, @gifer |
물체가 갖고 있는 고유의 진동이 공기를 매개체로 전달이 되는데 이렇게 전달된 진동이 우리의 귀까지 오면 특유의 소리가 들리고 바로 이것이 그 물체의 고유의 소리인 것 입니다. 서로 다른 물체는 다른 진동수를 가지고 있는데 이는 물체의 진동이 크기, 모양, 재질에 따라 다르기 때문이죠. 그리고 이런 다른 진동수 때문에 우리는 서로 다른 물체에서 다른 소리를 들을 수 있는 것입니다.
앞서 언급한 소리굽쇠 실험에서 우리는 오늘의 주제 해결에 필요한 또 하나의 현상인 '공명'에 대해서 알 수 있습니다. 같은 진동수를 갖는 두 개의 소리굽쇠를 책상 위에 올려놓고 두 개중 하나만 울리면 소리굽쇠는 본연의 고유 진동수로 진동하기 시작하는데, 이 진동이 공기를 통해 전파되면서 같은 진동수를 같는 소리굽쇠를 진동시키며 소리가 나게 됩니다. 반면에 두 소리굽쇠의 진동수가 서로 다르면 상대편의 소리굽쇠는 거의 진동하지 않게 되고 소리도 같은 진동수의 소리굽쇠보다 덜 들리게 되죠.
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이와 같이 서로 다른 물체의 고유 진동수가 같아지면 진폭이 커지고 더 큰 소리를 내게 되는데, 이는 물체가 자신의 고유한 진동수로 진동하는 파동에 의해 증폭되어 더 큰 진폭으로 진동하기 때문이죠. 이런 현상을 공명이라고 하는데 바로 이 공명현상과 물체 고유의 진동 때문에 우리는 소라껍질에서 특유의 파도 소리를 듣게 되는 것입니다.
zum 학습백과 |
모든 물체는 고유의 진동수를 갖고 있는데 이는 바다, 섬 등 어디서도 마찬가지입니다. 보통 바닷 가에서 여러 가지 소리를 들을 수 있는데 이 중 소라껍질의 진동수와 유사한 파장의 소리가 공명을 해 소리를 내게 되죠. 바로 이 소리가 “쏴~” 하는 파도가 내는 소리와 유사한 것입니다. 그래서 우리는 소라껍질을 귀에 대면 특유의 파도 소리를 듣게 되는 것입니다.
참고자료·논문자료·자문 등 도움
