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Sep 04. 2024
왜 소라껍데기를 귓가에 대면 바닷소리가 들릴까?
해변으로 여행을 가면 빈 소라껍데기가 많이 보인다. 하나 주워서 소라껍데기를 귀에 대보면, "쏴아~"하는 파도 소리가 들릴 것이다. 지금 바다 근처라서 그런 건가 싶어서 집에 들고 와 소리를 들어봐도 같은 소리가 들린다.
단순한 소라껍데기에서 어떻게 이런 바닷소리가 날까?
소라껍데기의 비밀
소라껍데기는 속이 비어 있는데, 이 빈 공간이 중요한 역할을 한다. 소라껍데기를 귀에 대면 주변의 소리가 소라껍데기 안으로 들어가게 된다. 이 소리들은 소라껍데기 안에서 여러 번 반사되면서 증폭된다. 이 과정을 '공명'이라고 한다. 소라껍데기가 아닌 빈 음료수병의 주둥이 부분을 귀에 가까이 가져가도, 심지어는 두 손을 곱게 귀에 모아도 소리가 갑자기 크게 들리는 것을 느낄 수 있다.
좀 더 구체적으로...
출처: https://blog.naver.com/hsjang190/220861618380크기나 모양, 재질에 따라 물체는 서로 다른 진동수를 갖기 때문에 서로 다른 소리를 낸다. 이렇게 각 물체마다 갖고 있는 진동수를 '고유 진동수'라고 한다. 물체에 주기적으로 힘을 가하면, 물체는 매초마다 이 고유 진동수만큼 진동하게 된다. 만약, 힘을 가한 주기가 물체가 갖고 있는 고유진동수와 같으면 물체의 진폭은 더욱 커지게 되는데 이것이 공명이다. 만일 소리의 경우라면 더욱 큰 소리가 나게 되는 것이다.
물체에 힘을 가한 주기 = 물체의 고유 진동수 ⇨ 진폭 커짐: 공명!
소라껍데기에서 나는 소리는 주위의 여러 가지 소리 중에서 소라껍데기의 고유진동수와 같은 소리가 공명 현상에 의해서 더 크게 들린 것이다. 그럼 같은 바다에서 온 소라껍데기이라 하더라도 크기나 모양에 따라 바닷소리는 다를 것이다. 빈병이나 사람의 손도 마찬가지이다.
이것도 공명 현상?
이러한 공명 현상은 우리 주위에서도 쉽게 발견할 수 있다.
그네를 밀어줄 때 그네가 가진 고유 진동수와 같은 진동수로 밀어주면 큰 힘을 들이지 않고도 높이 올라가는 것, 세탁기가 탈수할 때 세탁조의 회전 속도가 느려지면서 세탁기의 고유 진동수와 같아지면 어느 순간 세탁기가 크게 흔들리는 것, 이것들 모두 공명 현상의 일종이다.
만일 TV 프로그램에서처럼 유리잔의 고유 진동수와 진동수가 같은 음을 큰 소리로 오랫동안 내는 것만으로도 유리잔을 깰 수 있다.
출처: Britannica (타코마 협교 붕괴 사진)실제로 1940년 미국의 워싱턴 주의 타코마 다리(Tacoma Narrows Bridge)는 강한 바람 때문에 붕괴되었다. 이는 바람의 진동수와 다리의 고유 진동수가 일치하면서 공명 현상에 의해 진폭이 점점 커져서 끝내 무너진 것이다. 이 사건은 공명 현상의 위험성을 잘 보여주는 사례로, 이후 다리 설계와 건축에 큰 영향을 미쳤다.
과학은 우리 삶!
