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소리실험

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소리로 그리는 그림 [#핫클립] / YTN 사이언스

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철에 자석의 성질을 입히는 신비한 과학실험!!

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https://www.science.go.kr/mps/exhibit/view

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소리를 눈으로 볼 수 있는 방법!(대박 신기)

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스마트폰을 이용한 음파(소리) 확인 실험

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카메라로보는소리(박시완)

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카메라로보는소리(박시완)

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카메라로 보는 소리의 파동 [#핫클립] / YTN 사이언스

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소리굽쇠로 알아보는 공진실험  / YTN 사이언스

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블루투스 스피커를 활용한 소리 실험

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블루투스 스피커를 활용한 소리 실험

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블루투스 스피커를 이용한 소리 실험

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소리를 눈으로 볼 수 있다? / YTN 사이언스

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스마트폰을 이용한 음파(소리) 확인 실험

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혹시 친구들이나 부모님이 "내가 이렇게 얘기했잖아. 기억나?"하는데 아무 기억이 나지 않아 곤란했던 적이 있나요? 사람은 귀로 모든 것을 듣는 것 같지만 못 듣는 소리가 훨씬 많아요. 그리고 들을 수 있지만 자기가 듣고 싶은 것만 골라서 듣기도 하지요. 친구와 이야기를 하다가도 주변에서 내가 관심있는 이야기를 하기 시작하면 그 이야기만 들린 적이 있을 거예요. 아무리 가까이 있더라도 내 마음이 가는 곳으로 귀가 기울여지기 마련이지요. 이번 호에서는 소리와 청각에 대해 알아보고 마음의 귀의 중요성을 생각해봐요.
어떻게 소리를 들을 수 있을까? 고요한 연못에 돌멩이를 던지면 연못의 수면에 잔물결이 생기면서 사방으로 퍼져나가요. 이것을 '파동'이라고 해요. 우리가 말을 할 때도 이런 파동이 생겨요. 입으로 소리를 내면 목의 성대가 울리면서 생긴 진동이 공기로 전달되어 잔물결처럼 멀리 퍼져 소리를 전달해 주는 것이지요. 아무리 큰 소리를 낸다고 해도 공기가 없으면 아무 소리도 들을 수 없어요. 소리를 통해 공기의 진동이 사람의 귀 속에 있는 고막을 떨리게 해 소리를 들을 수 있는 것이랍니다.

공기의 물결, 음파 이렇게 공기가 진동하면서 생긴 파동을 '음파'라고 해요. 음파는 진동하는 수, 폭, 모양에 따라 그 특징이 달라져요. 진동수는 소리의 높낮이를 결정해요. 높은 진동수를 갖는 소리는 높은 음을 내지요. 그리고 소리의 폭이 넓을수록 소리의 크기가 커진답니다.

소리로 만든 무기 제2차 세계대전 당시 독일 나치의 과학자들은 구약성경 여호수아에서 여리고 성이 무너지는 이야기에서 힌트를 얻어 '음파 무기'를 만들었어요. 커다란 포환에 메탄가스를 압축한 뒤 터뜨려 그 폭발 소리로 적을 공격하는 무기였어요. 하지만 더 무서운 것은 사람의 청력으로는 들을 수 없는 초저주파, 초고주파를 이용한 무기예요. 2016년 쿠바 주재 미국 외교관들이 청력을 잃고 뇌가 손상되는 사건이 발생했어요. 미국 정부는 음파를 이용한 무기를 썼을 것이라 의심했지요. 이런 음파를 이용한 무기들은 바로 찾아내기 쉽지 않기때문에 더 위험해요.

소라껍데기에서는 왜 바다 소리가 날까? 그 이유는 바로 소라껍질에서 일어난 공명 때문이에요. 소라껍질뿐만 아니라 두 손을 모아 귀에 대기만 해도 소리가 크게 들리는 걸 느낄 수 있어요. 물체는 서로 다른 진동수를 가지고 있기 때문에 서로 다른 소리를 내요. 그런데 이 진동수가 밖에서 들어온 소리의 진동수와 맞아 떨어질 때 더 큰 울림이 되는데 이것을 '공명'이라고 해요. 예를 들면 소프라노 성악가가 높은 음을 내며 노래를 부를 때 크리스탈 유리잔이 깨지는 것이 바로 공명이 맞아떨어질 때 생기는 현상이에요. 크리스탈의 진동수와 같은 진동수의 음을 긴 시간 동안 내면 크리스탈 잔의 진동수가 점점 커지면서 결국 깨지고 마는 것이지요.

실제로 60년 전 미국의 워싱턴의 타코마 다리는 태풍도 견딜 수 있는 새로운 기술로 튼튼하게 만들었어요. 하지만 3개월 후, 가벼운 바람에 다리가 무너져버렸어요. 이유는 계속해서 불어오는 바람의 진동수와 다리의 진동수가 같아서 생긴 공명 때문이었지요. 이 다리뿐만이 아니에요. 1831년 영국 멘체스터에 있는 브로스턴 다리도 공명 때문에 무너지고 말았답니다. 한강에 있는 다리가 무너질까봐 걱정된다고요? 걱정 마세요. 요즘에는 공명 현상이 생기지 않게 설계한답니다.실제로 60년 전 미국의 워싱턴의 타코마 다리는 태풍도 견딜 수 있는 새로운 기술로 튼튼하게 만들었어요. 하지만 3개월 후, 가벼운 바람에 다리가 무너져버렸어요. 이유는 계속해서 불어오는 바람의 진동수와 다리의 진동수가 같아서 생긴 공명 때문이었지요. 이 다리뿐만이 아니에요. 1831년 영국 멘체스터에 있는 브로스턴 다리도 공명 때문에 무너지고 말았답니다. 한강에 있는 다리가 무너질까봐 걱정된다고요? 걱정 마세요. 요즘에는 공명 현상이 생기지 않게 설계한답니다.

빛을 따라가는 소리 소리는 공기 중에서 1초에서 340미터를 이동해요. 반면 빛의 속도는 1초에 30만 킬로미터에요. 30만 킬로미터면 지구를 일곱 바퀴 반이나 돌 수 있는 거리지요. 그래서 번개와 천둥이 칠 때 번개가 먼저 보이고 그 다음에 '우르릉 콰쾅!' 하는 천둥소리가 들리는 것이지요. 소리는 빛보다 달리기 속도가 느리니까요. 비오는 날, 우연히 하늘에서 치는 번개를 보았다면 몇 초 후에 천둥이 치는지 손가락으로 세어보세요. 만약 8초 뒤에 천둥이 쳤다면? 340m에 8을 곱해서 번개가 친 구름이 약 2,720m 떨어져있다는 것을 알 수 있지요.

청소년들만 들을 수 있는 소리가 있다 사람은 나이가 들수록 청력을 잃어요. 보통 20세가 넘으면 소리를 듣는 능력이 점점 줄어든대요. 이것은 나이가 들수록 심해지고 특히 높은 음을 듣는 능력이 줄어들어요. 이것을 이용해 '틴벨'이라는 벨소리가 발명되었는데요. 틴벨은 2005년 하워드 스페이플톤이라는 사람이 자신의 가게 근처에서 노는 불량한 아이들을 내쫓기 위해 만들었다고 해요. 그는 10대 때만 들을 수 있는 높은 음을 그의 가게에 계속 틀어놨어요. 그 소리에 시달린 아이들은 더 이상 그의 가게 근처에 오지 않았다고 해요. 이 일을 계기로 한 10대 소년은 이 높은 음으로 벨소리로 만들었는데 그걸 10대만 들을 수 있는 벨이라는 뜻으로 '틴벨'이라고 불렀어요. 휴대전화를 이 벨소리로 설정해놓으면 선생님이 듣지 못하기 때문에 수업시간에도 사용할 수 있어 많은 학생들이 몰래 휴대전화를 이용했다고 해요.

들을 수 있는 영역이 정해져 있어! 사람은 보통 20~20,000헤르츠(Hz) 사이 진동밖에 듣지 못해요. 즉 사람의 고막은 1초 동안 20번보다는 많고 20,000번보다 적게 떨릴 때에만 감각할 수 있는 것이지요. 고막이 너무 많이 떨려도, 또 너무 적게 떨려도 우리 뇌는 소리를 알아들을 수 없어요. 우리가 들을 수 없는 20헤르츠 미만의 소리를 '초저주파'라고 하고 20,000헤르츠를 넘는 소리를 '초고주파'라고 해요.

청력 천재 박쥐 어두운 동굴에 사는 박쥐는 거의 장님이지만 청력이 발달했어요. 박쥐는 주로 곤충을 잡아먹고 사는데요, 곤충의 발자국 소리도 들을 수 있다고 해요. 박쥐는 최첨단 잠수함에 설치된 소리를 탐지하는 기계보다 더 정확하고 뛰어난 청력을 가지고 있어요. 박쥐의 뇌는 어른의 엄지손톱보다 조금 작아요. 그 작은 뇌 속에 장착된 소리를 분석하는 시스템은 먹잇감인 곤충의 구체적인 종류, 떨어져 있는 거리 등을 계산할 수 있답니다. 이렇게 소리를 구분하는 능력이 뛰어난 박쥐는 어떤 뛰어난 성악가보다 목소리의 높낮이를 잘 조절할 수 있어요.

기상캐스터 비둘기 비둘기는 사람이 들을 수 없는 훨씬 낮은 소리인 초저주파를 들을 수 있어요. 초저주파를 들으면 화산, 지진, 폭풍 등 큰 자연재해가 오는 것을 구분할 수 있어요. 그래서 특히 큰 비가 내리기 전에 비둘기들은 미리 알고 안전한 곳으로 피한답니다. 비둘기의 뛰어난 청력 때문에 먼 옛날부터 비둘기는 전서구(통신에 이용하기 위해 훈련된 비둘기)로 사용되었답니다.

내 아들은 정상이야! 나폴레온 힐
세계 최고 부자들의 성공 원리를 정리해 성공학에 관한 책을 많이 쓴 나폴레온 힐. 그의 책은 전 세계적으로 5,000만 부 이상이 팔릴 정도로 유명해요. 그런데 그의 아들은 태어날 때부터 귀가 없었어요. 의사는 말했어요.
"이 아이는 평생 청각장애인으로 살아야 합니다."
하지만 그는 예상 밖의 대답을 했어요.
"귀가 없이 태어났더라도 그것 때문에 평생 청각장애인으로 지내진 않을 것입니다."
"심정은 이해하지만 현실을 그대로 받아들이셔야 합니다."
의사는 그의 황당한 대답을 가능성 없는 이야기라고 생각했어요. 하지만 나폴레온은 체념하지 않고 9년 동안 아들이 청력을 회복할 수 있도록 도왔어요. 그의 아들은 듣지 못했기 때문에 말도 잘하지 못했어요. 하지만 그는 그의 아들이 언젠가는 듣고 말하게 될 것이라는 믿음을 가졌어요. 아들도 점점 자라면서 아버지의 마음을 받아 언젠가 들을 수 있다는 소망을 가졌어요. 그러던 중 그의 아들은 우연히 테스트용으로 발송된 전기 보청기를 끼고 직접 소리를 듣게 되었어요. 그 일을 계기로 9살이 되던 해 그의 아들은 정상인의 65%까지 청력이 회복되었고 의사들은 아무것도 없었던 그의 머릿속에 청력 기관이 생겨났다면서 모두 놀랐어요. 그는 이런 말을 남겼어요.
"당신이 긍정적인 사람인가 부정적인 사람인가에 따라서 주변 사람의 반응도 달라진다. 결국 당신 자신이 주변 사람과의 인간관계를 결정해 주는 유일한 사람이다."

마음 속에서 음악을 꺼내다! 루트비히 판 베토벤
천재 음악가 모차르트는 한 청년의 음악을 들으며 외쳤어요."이 젊은이를 눈여겨 보라. 곧 세상을 향해 천둥을 울릴 날이 올 것이다!" 그 젊은이는 바로 베토벤이에요. 베토벤은 어릴 적부터 궁정음악가였던 아버지의 영향으로 피아노, 바이올린, 작곡 등 음악 공부를 했어요. 가정 형편이 좋지 않아 음악을 배우면서 가족들의 생계를 책임져야 했고 열 다섯 살에는 어머니가 폐병으로 돌아가시고 말았어요. 그런데 20대부터 귀가 잘 들리지 않았어요. 그러다가 30대 중반에는 청각장애인이 되고 말았어요.
결국 절망에 빠진 베토벤은 1802년, 하일리겐슈타트에서 두 동생들에게 유서를 썼어요. 유서에는 작곡자로서 귀가 들리지 않는다는 사실을 말하지 못하는 괴로움, 더 이상 자연의 소리와 목동의 노랫소리도 듣지 못하게 된 자신의 신세를 한탄하는 내용을 남겼어요. 그가 머물던 하일리겐슈타트는 자연 풍경이 정말 아름다운 곳이었어요. 그는 자연을 바라보며 처음으로 마음에서 들려오는 음악을 악보에 담았어요. 그냥 눈에 보이고 귀에 들리는 느낌을 작곡한 것이 아니라 마음으로 담은 자연의 아름다움, 그리고 그것을 지은 하나님에 대한 감사를 표현했어요.
그렇게 작곡한 곡이 바로 <전원교향곡>이에요. 그는 그 후로도 <영웅>, <운명> 교향곡에 이어 인류 최고의 예술작품으로 불리는 교향곡 9번 <합창>을 완성했어요. 사람들은 그의 별명을 '악성'이라고 붙였어요. '음악의 성인'이라는 뜻으로요. 그의 장례식에는 2만 명이 넘는 사람들이 모여 그의 죽음을 슬퍼했어요. 귀가 들리지 않는 대신 마음속에서 우러나오는 소리를 악보에 담아낸 베토벤의 음악은 지금도 많은 사람들에게 큰 감동을 주고 있어요.

집에서 사용하는 전화기는 그 속에 달린 마이크로폰이 목소리를 전류로 바꾸는데요. 그 전류는 전화선을 통해 상대방의 전화로 전달되지요. 그런데 전화선이 없는 휴대 전화는 어떻게 목소리를 전달할까요? 휴대 전화에는 크리스털로 만든 발진기가 있어요. 크리스털을 아주 얇게 자른 뒤 양쪽에 바늘을 찔러 고정해요. 바늘에 전류를 통과시키면 크리스털에서 전파가 만들어져요. 미국에서 한국으로 휴대전화로 전화를 걸고 "여보세요."라고 하면 그 목소리의 진동이 크리스털 발진기에 전해져 전파를 통해 기지국으로 보내져요. 그리고 미국 기지국에서 한국 기지국으로 전달하면 단계별로 연결되면서 전화 통화를 할 수 있답니다.
사람의 마음에도 이런 기지국이 있어요. 구약성경 열왕기하 5장에는 아람의 군대장관 나아만이 나와요. 그는 큰 군대장관이었지만 문둥병자였어요. 멋진 갑옷을 입고 일을 하다가 집으로 돌아와 갑옷을 벗으면 상처가 썩어서 고약한 냄새가 집안 가득 진동했어요. 속옷과 상처가 달라붙어 떼어내야 하고.... 나아만도 힘들었지만 그것을 지켜보는 그의 아내도 큰 절망에 빠졌어요.
그런데 그의 집에는 이스라엘에서 포로로 잡혀와 그의 아내의 몸종으로 일하는 한 여자아이가 있었어요. 그 여자아이는 고향을 떠나 종으로 사는 비참한 신세였지만 늘 밝게 살았어요. 나아만의 부인은 모든 것을 가졌지만 늘 근심과 걱정 속에 살았어요. '남편의 병이 더 심해졌어. 군대장관 자리에서 쫓겨나면 어떻게 하지? 게다가 이제 몸에서 나는 냄새를 더 이상 숨길 수가 없어. 어쩌면 좋아?' 그런데 이 부인이 몸종인 여자아이를 보면 자기보다 불행한 형편인데도 늘 행복해 하는거예요. 그리고 어느 날 여자아이가 부인에게 말했어요.

"우리 주인이 사마리아에 계신 선지자를 만났으면 좋겠나이다. 저가 그 문둥병을 고치리이다."
부인이 깜짝 놀랐어요. 나아만의 문둥병이 나았으면 좋겠다고 바라기만 했지 한 번도 병이 낫는다는 소망을 가진 적은 없었어요. 여자아이는 '장군님이 선지자를 만나면 병이 나아!'라는 믿음을 가지고 있었어요. 그리고 여자아이의 말대로 나아만이 사마리아에 가서 엘리사 선지자를 만나 병이 나아 돌아왔을 때, 나아만의 집은 행복으로 가득 찼어요. 여자아이에게도 새로운 삶이 시작되었지요.
여자아이는 포로로 잡혀온 형편의 소리에 귀 기울이지 않고 '하나님은 왜 나를 이곳에 보내셨을까?'를 생각했어요. 그리고 나아만 장군이 문둥병에 걸린 것을 알게 되자 생각했어요.
'아! 하나님이 나를 이 곳에 보내신 것은 장군님을 엘리사 선지자에게 이끌기 위한 거야! 나를 이곳에 하나님을 전하는 선교사로 보내셨구나.'
여자아이가 하나님의 뜻에 귀를 기울이자 자신을 향한 하나님의 놀라운 뜻이 보였어요. 그리고 하나님의 마음을 전하는 귀한 일에 쓰임을 받았지요. 내 생각보다 하나님이 내게 원하는 뜻이 무엇인지 귀를 기울여보세요. 하나님이 준비하신 놀라운 역사가 기다리고 있으니까요.

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무엇을 어떻게 들을까?

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혹시 친구들이나 부모님이 "내가 이렇게 얘기했잖아. 기억나?"하는데 아무 기억이 나지 않아 곤란했던 적이 있나요? 사람은 귀로 모든 것을 듣는 것 같지만 못 듣는 소리가 훨씬 많아요. 그리고 들을 수 있지만 자기가 듣고 싶은 것만 골라서 듣기도 하지요. 친구와 이야기를 하다가도 주변에서 내가 관심있는 이야기를 하기 시작하면 그 이야기만 들린 적이 있을 거예요.

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소리의 전달 과정 실험

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소리의 전달 과정 실험

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네이버 블로그 | 사이언스러브

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[간단한 실험] 소리의 전달과정을 이해하는 간이 스피커, 필름통스피커 만들기 실험

안녕하세요:-) 과학원리를 쉽게 알려드리는 재미있는 실험실, 과학사랑 입니다.

컴퓨터에 연결된 스피커의 전원을 켜면 소리가 들리는데요,

스피커에서는 어떻게 소리가 나는 것일까하는 궁금증 혹시 가져본 적 없으신가요?

컴퓨터 옆에서 흔히 볼 수 있는 스피커이지만 막상 그 속 구조는 굉장히 복잡할 것 같은데요,

집에서도 쉽게 실험할 수 있도록 필름통을 이용하여 간이스피커를 만들어보도록 할게요.

과학사랑에서는 필름통스피커 만들기 세트(5개) 가 준비되어있답니다:D

필름통 입구 끝쪽에 에나멜선을 잘 감아주세요.

- 고정이 어렵다면 스카치 테이프를 이용하여

고정해도 된답니다:D

감은 에나멜선 끝의 피복을 벗겨주세요.

점화기나 라이터를 사용하여 조심해서

에나멜 끝의 피복을 벗기세요.

필름통 뚜껑 내부에 양면테이프를 사용하여

네오디뮴자석을 고정시켜주세요.

1)에서 감은 에나멜선이 자석 둘레에 위치하도록 자석은 붙여야해요!

에나멜선을 감은 필름통에 자석을 붙인 필름통

뚜껑을 닫아줍니다.

이제 에나멜 피복을 벗긴 구리선과 이어폰 잭의 구리선을 연결해주세요.

- 단, 실험할 때 두 개의 선이 맞닿으면 안되요~

필름통스피커의 완성된 모습이에요.

컴퓨터 스피커에 연결하여 볼륨을 키워가며

필름통스피커의 소리를 확인해보세요:)

- MP3 혹은 컴퓨터에 직접 연결하면 소리

출력이 작아서 소리가 잘 들리지 않아요.

충분한 출력(10W) 이상의 스피커에 연결하여

사용하세요.

과학사랑이 알려주는 과학 이야기 - 플레밍 왼손의 법칙 & 소리의 전달 원리

앰프에서 나오는 소리의 전기신호는 시시각각

변하는 교류 신호로 스피커에서는 시간에 따라

전류의 방향 이 계속 바뀌게 된답니다:-)

자기장 내에 흐르는 전류는 일정한 방향으로

힘이 발생하는데요, 이는 플레밍 왼손의 법칙을 알면 쉽게 이해할 수 있어요.

필름통을 따라 감겨있는 구리선을 따라 플레밍

왼손의 법칙에 의해 소리의 신호에 따라 힘의 방향도 계속해서 바뀌게 되는 것을 알 수 있습니다.

소리의 신호에 따라 진동판에 연결하면 진동을

만들어낼 수 있습니다.

오늘 만들어본 필름통스피커의 구조를 보면 소리가 어떻게 만들어지는지 알 수 있습니다:D

스피커 구조에서 보이스 코일에 전류가 흐르면 영구자석에 의해 형성된 자기장에 로렌쯔 힘이 발생 하며,

그 힘에 의해 진동판이 떨려 공기 중에 음파가 발생 하게 됩니다.

공기 중에 물체를 진동시키면 그 진동이 주위 공기의 압력과 밀도를 변화 시키게 되는데요,

이것은 음파 , 즉 파동의 성질 을 가지고 있답니다:-)

공기의 진동이 우리 귀에 도달하면 고막을 지동시켜 소리를 들을 수 있게 된답니다.

소리는 물체의 진동 → 공기의 진동 → 귀의 고막 진동 → 뇌신경 소리 인식 의 순으로 전달됩답니다:D

또한, 소리는 소리의 파동이 전달되는 매질에 따라 전달속도가 다르답니다 .

밀도가 낮은 공기보다는 밀도가 높은 물 속에서 파동의 전달속도가 더욱 빨라지는데요,

물속에서는 공기 중보다 4배 정도 소리의 전달이 빠르고, 고체에서는 20배나 빠르답니다:-)

필름통으로 스피커를 만드는 간단한 실험으로

소리의 원리를 파악할 수 있다니

과학 원리에 대한 흥미가 생기지 않나요?

과학에 대한 흥미가 샘솟는 간단한 과학실험을

집에서 하고 싶다면 과학사랑으로 오세요:D

필름통스피커 만들기 세트 를 과학사랑 에서

구입할 수 있답니다.

http://www.sciencelove.co.kr/

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[간단한 실험]소리의 전달과정을 이해하는 간이스피커, 필름통스피커 만들기 실험

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간단한 실험] 소리의 전달과정을 이해하는 간이 스피커, 필름통스피커 만들기 실험 안녕하세요:-) 과학원리를 쉽게 알려드리는 재미있는 실험실, 과학사랑 입니다. 컴퓨터에 연결된 스피커의 전원을 켜면 소리가 들리는데요, 스피커에서는 어떻게 소리가 나는 것일까하는 궁금증 혹시 가져본 적 없으신가요? 컴퓨터 옆에서 흔히 볼 수 있는 스피커이지만 막상 그 속 구조는 굉장히 복잡할 것 같은데요, 집에서도 쉽게 실험할 수 있도록 필름통을 이용하여 간이스피커를 만들어보도록 할게요.

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https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%86%8C%EB%A6%AC

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우리들의 귀에 끊임없이 들려오는 소리는 공기 속을 전해오는 파동 이다. 소리는 우리들에게 여러 가지 정보를 전해준다. 눈에는 보이지 않는 파동이지만 파동의 여러 가지 성질은 음파의 경우 귀에 들리는 소리의 변화로 알 수가 있다.

사람이 소리를 들을 수 있는 것도 공기가 진동하기 때문이다. 즉 주파수(진동수)를 가지기 때문이다. 사람의 가청주파수는 약 20~20480 Hz(20.48 KHz) 이내이며 나이가 듦에 따라 최대 가청주파수는 낮아지게 된다. 공학에서의 가청주파수 대역폭 은 300~3400 Hz이다.

소리 즉 음파는 물리학에서 매질(媒質)의 진동 방향이 파동의 방향에 일치하는 파동 즉 종파(縱波)의 하나이다. 한편 음파는 공기를 압축 또는 확장 시킴으로써 파동을 갖게 된것이다. 음속 의 기준이 된다.

북을 두드리거나 기타 의 현을 튕기면 소리가 들린다. 소리를 내고 있는 북의 가죽이나 기타의 현은 세차게 고동치고 있지만 손을 대서 이 진동을 멈추게 하면 소리는 들리지 않게 된다.

소리를 발생하는 것을 발음체, 혹은 음원이라고 하는데, 일반적으로 진동하는 물체가 음원이다. 진동하는 물체에서 무엇이 전해와서 소리가 들리는 것일까. 이 의문이 처음으로 해결된 것은 17세기의 중엽이다. 보일은 당시 독일의 게리케가 발명한 진공 펌프를 사용해서 공기가 소리를 전달하는 매질 임을 실험으로 확인했다.

이 실험은 커다란 플라스크와 방울을 사용해도 간단히 할 수 있다. 공기를 빼내기 위한 것과 넣기 위한 두 개의 가느다란 유리관과 방울을 매단 가느다란 막대를 장착한 고무 마개를 플라스크에 끼운다. 먼저, 공기가 들어간 채 플라스크를 흔들어서 들리는 방울 소리를 확인해 둔다. 다음에 한쪽의 유리관에 진공 펌프를 연결하고 공기를 뽑아내면서 플라스크를 흔들면 방울 소리는 차츰 잘 들리지 않게 된다. 이번에는 펌프질을 멈추고 핀치 콕을 열어서 공기를 조금씩 넣으면서 방울 소리를 들어보면 소리는 차츰 커져서 최초의 크기로 돌아간다. 이 실험으로 소리는 공기를 통해서 들린다는 것을 알 수 있다.

공기는 체적의 변화에 대해 복원력이 있으므로 파동을 전달하는 성질이 있다. 공기 속에서 물체가 진동하면 변화가 공기에 전달, 파동이 발생한다. 이것이 음파이다. 음파가 가로 파동이냐 세로 파동이냐는 매질의 성질에 따라 결정된다. 일반적으로 체적 변화에 대해 복원력이 있는 물체(고체·액체·기체)는 세로 파동을 전하는 매질이며, 형태는 변화에 대해 복원력이 있는 물체(고체)나 액체 속에서는 형태의 변화에 대해 복원력이 없으므로 가로 파동은 전달되지 않는다. 따라서 음파는 공기의 성질을 생각할 때 세로 파동이다.

소리는 공기 속 뿐만 아니라 수중이나 고체 속에서도 전달된다. 물속에 잠수하여 돌을 부딪치면 소리가 들린다. 역의 플랫폼에서 전차를 기다리고 있을 때 먼 곳에 있는 전차의 소리가 레일을 통해 들린다. 아프리카의 원주민이 대지에 귀를 대고 코끼리의 발소리를 들을 수 있는 것도 고체 속에 전달되는 소리의 이용이다. 수면파는 물의 표면에 퍼지는 2차원 파동이지만, 음파는 주위의 공기 전체에 퍼지는 3차원 파동이다. 공기의 온도가 일정하면 음파의 파면은 음원을 중심으로 둥근 원을 그리듯 퍼지며, 그 사선(진로)은 언제나 직선이다. 이 성질을 음파의 직진성이라고 한다고 한다.

소리의 높낮이는 진동수에 의해서만 결정되며 파장 이랑 관련이 없다. 진동수가 높으면 높은 소리, 진동수가 낮으면 낮은 소리로 느낀다. 소리의 속도가 일정하다고 가정할 때, 파장은 진동수에 반비례한다. 인간이 들을 수 있는 진동수의 영역은 16에서 2만 Hz까지이다. 특히 진동수가 높은 소리와 낮은 소리는 들을 수 있는 범위가 좁다

소리의 세기는 그 파동이 얼마나 큰 압력을 갖고 있느냐로 계산되며, 음압이라고 표현되고 단위는 ' 데시벨'(dB)을 사용한다. 데시벨 은 절대적인 기준 수치가 아닌 상대적인 값이며,0dB를 기준으로 10dB가 증가할 때마다 그 소리의 세기, 즉 음압은 10의 거듭제곱 꼴로 커진다. 예를 들면 10dB는 0dB보다 10dB가 크므로 0dB보다 10¹배만큼 크다. 또한, 20dB는 0dB보다 20dB가 크므로 0dB보다 10²배, 즉 100배만큼 크다.

인간의 귀는 주파수나 데시벨에 따라 음압을 정확하고 순차적으로 인식하지 못하기 때문에 인간이 느끼는 음의 상대적인 크기를 고려하여 폰(Phon)이나 쏜(Sone)이라는 척도를 사용하기도 한다. 같은 진폭의 소리라면 약 4,000 Hz 부근의 소리가 가장 잘 들리며, 가청주파수의 상한/하한에 가까운 소리는 진폭이 크더라도 잘 들리지 않는다.

음파의 속도(음속)는 직선 거리를 알고 있는 두 점 사이에서 전달되는 시간을 재면 구할 수 있다. 빛의 속도는 음속보다 훨씬 빠르기 때문에 한쪽 점에서 발사한 신호용 권총의 연기를 다른 한쪽에서 보고 소리가 들릴 때까지의 시간을 재면 된다. 또는 음파의 반사를 이용해서 재는 방법도 있다. 커다란 건물을 향해 일정한 시간 간격으로 딱딱이를 치면서 건물에서 멀어지면 딱딱이에서 직접 들리는 소리와 건물에 반사해서 소리가 똑같이 들리는 위치를 발견할 수 있다. 이 때의 위치에서 건물까지의 거리의 2배를 딱딱이를 치는 시간 간격으로 나누면 음속을 구할 수 있다.

온도 15°C의 공기 속을 전파하는 음속은 대략 340m/s이다. 음속은 진동수나 기압에는 관계가 없고 공기의 온도에 의해서만 변한다. 음속이 공기의 온도에 의해 변하는 것은 공기의 밀도가 온도에 의해 변하기 때문이므로, 밀도가 작을수록, 혹은 온도가 높을수록 매질은 이동하기 쉬워져서 음속은 빨라진다. 공기 속에 수증기 등이 포함되어 있으면 음속도 변화하지만 그 영향은 기온의 영향보다도 적기 때문에 무시해도 좋다. 공기 이외의 매질(액체·고체도 포함) 속의 음속도 온도에 따라 다르다. 보통 기체 속보다도 액체 속의 음속이 크며, 액체 속보다 고체 속이 크다.

소리의 전파속도는 습도가 0%일 때의 공식은

여기서

: 소리의 속도

: 섭씨의 온도

이다.

진폭과 주파수가 같더라도 위상이 서로 다르면 서로 다른 소리이다. 진폭과 주파수와 위상이 같은 소리를 더하면 진폭은 두 배가 된다. 진폭과 주파수가 같지만 위상이 서로 반대인 사인파를 더하면 서로 상쇄된다.

그러나 특정 주파수의 위상의 차이는 청각으로 인지할 수 있는 차이를 불러오지는 않는다.

바이올린의 소리와 플룻 의 소리를 구별할 수 있는 것은 소리를 이루는 파동의 모양이 다르기 때문이다. 자연계에는 순수하게 사인파로만 이루어진 소리는 없으며, 각자 음압이 다른 배음의 배치들이나 다른 주파수들의 소리의 합이 전체적인 음색을 결정하게 된다.

예를 들어 현악기의 경우엔 정수배에, 관악기의 경우엔 홀수배에 배음의 스펙트럼이 등차적으로 생겨나는 것을 볼 수 있다. 마찬가지로 사람의 목소리를 구분할 수 있는것도 고유의 스펙트럼을 가지고 있기 때문이다. 푸리에 의 이론은 간단한 사인파의 합으로 자연계의 어떤 소리든지 구현할 수 있다는 이론으로, 서로 다른 파장의 모임은 새로운 음색을 결정한다.

어떤 진동수의 음과, 진동수가 배수에 있는 음의 관계를 배음이라고 한다. 물체 는 고유의 진동수를 지니고 있는데 전달된 소리가 물체의 고유 진동수와 배수 관계에 있으면 진폭이 증가하게 된다. 이러한 현상을 공명이라 한다. 1800년대 영국, 한 부대가 다리를 건너다가 우연히 그 부대가 건너가는 소리 중, 다리의 고유 진동수와 일치한 진동수가 있어, 그 다리에서는 엄청난 진폭이 발생되고, 결국 무너지고 말았다. 이처럼 고유진동수가 맞아 진폭이 증가하는 경우는 성악가들이 유리와 진동수가 일치한 목소리를 내어 유리를 깨는 데에도 이용한다.

진행하고 있는 음파도 도중에서 장애물에 마주치면 그 뒤를 돌아서 나아간다. 음파의 파장은 수면파의 파장에 비해 길기 때문에 뒤로 돌아가는 정도도 크다. 담장 너머로 말하는 소리가 들리고, 옆방에서 나는 소리가 창문이 열려 있으면 잘 들리는 것도 이 때문이다. 음파는 얇은 벽을 통과하기도 하고 반사하여 진로를 바꾸기도 하므로 회절의 실험을 할 때 특히 이런 점에 주의해야 한다. 담장 너머로 들리는 소리도 담장에 접근할수록 잘 들릴 때는 이는 담장을 통과했기 때문일 것이다. 회절에 의해 들리는 소리는 담장에서 적당한 거리로 떨어지는 것이 잘 들린다. 또 옆방에서 나는 소리도 복도쪽 창문을 닫으면 회절뿐 아니라 복도의 벽에 반사된 몫까지도 더해지므로 바깥쪽 창문을 열었을 때보다도 크게 들린다.

수면파와 마찬가지로 음파에도 규칙적인 반사 현상이 있다. 산에 올라가서 큰 소리를 지르면 여러 방향에서 같은 소리가 연달아 되돌아 온다. 멀리 있는 산, 가까이에 있는 골짜기 등에서 반사된 음파가 또다시 되돌아오기 때문인데 이것을 메아리 라고 부르고 있다.

반사가 규칙적인 것은 간단한 실험으로 확인할 수가 있다. 작은 스피커 가 달린 고무 마개를 긴 유리관 A의 한쪽 끝에 끼워 넣고 다른쪽 끝을 수직으로 세운 판자를 향해서 고정한다. 다음에는 스피커에 저주파 발진기를 연결하고 가능한 한 진동수가 높은 소리를 내게 한다. 그리고 판자에서 반사된 소리를 다른 유리관 B를 통해서 듣는다. 유리관 B의 방향을 여러 가지로 변화시키면 가장 크게 들리는 방향이 발견된다. 이때의 유리관 A와 B의 방향이 판자면에 대해서 어떤 관계를 이루고 있는가를 조사하면 된다. 이 실험으로 음파의 반사도 수면파의 경우와 마찬가지로 반사의 법칙(입사각=반사각)에 따라 행해지고 있음을 알 수 있다. 스피커 소리의 진동수를 크게 하는 이유는 파장을 짧게 해서 회절을 작게 하기 때문으로, 진동수가 작아지면 유리관 B의 방향이 넓은 범위로 흩어진다. 또한 스피커를 유리관 A에 넣는 이유는 스피커에서 나오는 음파를 유리벽으로 반사시켜 한 방향으로 고르게 나아가게 하기 때문이다.

옥내의 소리는 잘 들리지만 옥외에서는 같은 소리라도 작아져서 잘 들리지 않는 일을 자주 경험한다. 옥내에서는 직접 귀에 도달하는 음파 외에 주위의 벽에 반사된 소리도 더해져서 들리지만, 옥외에서는 직접 귀에 들리는 음파뿐이므로 옥내보다도 소리가 작아진다.

반사를 이용하여 소리가 먼 곳까지 도달하도록 연구된 것이 메가폰 이다. 메가폰의 내벽은 음파를 반사하여 좁은 방향으로 모아서 내보내는 작용을 하고 있다. 또한 약한 음파라도 반사를 이용해서 좁은 장소에 모으면 강해진다. 새 소리나 벌레 소리 등을 녹음할 때에 사용하는 집음 마이크는 이와 같은 작용을 하고 있다.

음속은 공기의 온도에 따라서 달라지기 때문에 저온 쪽에서 고온 쪽으로 입사하는 음파의 방향은 그 경계면에서 굴절한다. 만약 입사각이 지나치게 크면 음파도 전반사(全反射)해서 굴절이 나타나지 않는다. 반대로 고온 쪽에서 저온 쪽으로 나아가는 경우에는 경계에서 멀어지듯이 굴절한다. 이 경우에 전반사는 일어나지 않는다. 만약 온도가 연속적으로 변하고 있는 공기 속인 경우의 음파의 사선은 연속적으로 방향이 바뀌어서 곡선이 된다.

맑은 날의 한낮은 태양의 직사로 지면이 덥혀져 지면에 가까운 공기층이 고온이고 상공일수록 온도가 떨어지기 때문에 지상의 음원에서 나가는 음파는 지면에서 멀어지듯이 굽어서 진행한다. 반대로 밤은 지면쪽이 빨리 식어서 하층의 공기가 저온이 되므로 같은 음원에서의 음파는 지면에 접근하는 모양으로 굽어서 진행한다. 이 때문에 음파는 지면을 끼고 모아지므로 밤에는 먼 곳까지 소리가 들리게 된다.

여름에 보트에 타고 있을 때면 먼 곳의 소리가 잘 들린다. 더운 여름날의 한낮에도 물의 온도는 낮기 때문에 수면에서 가까운 공기의 온도는 상층보다도 낮다. 때문에 음파의 사선은 수면에 접근하는 모양으로 굽기 때문에 멀리까지 들린다. 또 수면에서는 음파가 잘 반사되므로 이 영향도 크다. 바람이 부는 날에 소리를 들으면, 바람이 불어오는 쪽에서 나는 소리는 잘 들리고, 반대쪽에서 나는 소리는 잘 들리지 않는다. 이것은 바람 때문에 음파의 파면이 흐트러져서 생기는 현상이다. 지면 가까이에 부는 바람은 지상의 여러 가지 장해물에 방해되어 상공의 바람보다도 속도가 느려지고 있다. 음속은 바람에 날리는 몫이 가산되므로 지면 가까이의 음속 쪽이 상공보다도 낮아진 것이다. 이 때문에 지상의 음원에서 나오는 음파의 파면은 바람이 불어가는 방향으로 흩어지고, 상공 쪽이 튀어나온다. 무풍 상태에서 파면과 방향은 수직이 되지만 풍속이 가해진 음파의 방향은 파면에 수직이 되지 않는다. 바람의 방향을 따라 진행하는 음파는 지면을 따라서 진행하지만 바람과 마주 향하는 음파는 상공으로 달아나버리는 것을 잘 알 수 있다.

어떤 음파가 진행도중에서 다른 음파와 마주치게 되면 매질 의 변위가 바뀐다. 그러기 때문에 소리가 들리지 않거나 크게 들리거나 하는 변화가 나타난다. 두 개의 작은 스피커 S1과 S2를 적당한 사이를 두고 책상 위에 놓고 그것들을 하나의 저주파 발진기에 연결한 다음 동시에 같은 진동수의 소리를 연속해서 내게 한다. 그리고 스피커의 전방 S1S2에 평행인 직선 P1P2위를 조용히 걸으면서 소리의 변화를 관찰해 보자. P1에서 P2로 걸어가는 동안에 소리가 작아지기도 하고 커지기도 하는 현상이 몇번씩 되풀이되는 것을 알 수 있다. 저주파 발진기를 조절해서 소리의 진동수를 바꾸면 소리가 변화하는 위치가 달라진다. 소리가 작게 들리는 하나의 위치를 선정하고, 그곳에서 스피커에 접근하는 방향으로 똑같이 소리가 작게 들리는 위치를 찾아가 보면 한 개의 곡선(쌍곡선)이 얻어진다. P1P2의 다른 위치에서 똑같이 되풀이하면 S1과 S2의 사이에서 생기는 몇 개의 곡선을 얻을 수 있다. 이것은 파동의 간섭에서 나타난 곡선과 같으므로 음파에도 간섭 현상이 있다는 것을 알 수 있다. 또 이와 같은 간섭 실험에서 음속이나 음파의 진동수 등도 구할 수 있다.

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소리 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전

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우리들의 귀에 끊임없이 들려오는 소리는 공기 속을 전해오는 파동 이다. 소리는 우리들에게 여러 가지 정보를 전해준다. 눈에는 보이지 않는 파동이지만 파동의 여러 가지 성질은 음파의 경우 귀에 들리는 소리의 변화로 알 수가 있다. 사람이 소리를 들을 수 있는 것도 공기가 진동하기 때문이다. 즉 주파수(진동수)를 가지기 때문이다.

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корейский язык

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국립국어원의 표준국어대사전 콘텐츠

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3개의 한국어 대사전 (표준국어대사전, 고려대한국어대사전, 우리말샘), 상세검색, 맞춤법, 보조사전

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http://www.astronomer.rocks/news/articleView.html?idxno=82270

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이웃집과학자 페북지기가 페이지에 올렸던 영상입니다. 보신 분 계신가요? 어느 주파수까지 들으셨는지 궁금하네요. 부모님과 함께 해보시면 최대로 듣는 주파수가 서로 다른 걸 확인할 수 있을 겁니다.

주파수가 높다는 말은 곧 소리의 음 높이가 높다는 뜻입니다. 배명진 교수의 책 <배명진 교수의 소리로 읽는 세상>에 따르면 사람은 보통 20Hz에서 2만 Hz까지 들을 수 있다고 하는데요. 어느 높이까지 들으셨나요?

왜 사람마다 들을 수 있는 주파수의 한계가 다를까요? 소리의 진동수를 뇌에 전기 신호로 전달하는 건 달팽이관에 있는 유모세포입니다. 이 세포들이 저마다 다른 진동수에 활성화되는데요. 이 세포가 죽으면, 해당하는 주파수를 들을 수 없게 된답니다.
나이도 측정 가능??
주파수를 활용해 듣는 사람의 나이를 추정할 수도 있습니다. 나이가 들수록 고음역대의 소리를 듣지 못하게 되기 때문입니다.

나이가 들수록 높은 음이 들리지 않아요. 출처 : 보건복지부/대한의학회

연령에 따른 청력감소는 30대부터 시작돼 계속 진행됩니다. 노화 현상으로 고음역대를 듣지 못하는 걸 '노인성 난청'이라고 합니다. 여러 원인이 있겠지만, 질병관리본부가 제공하는 정보에 따르면 달팽이관 유모세포의 퇴행성 변화가 주원인으로 꼽힙니다. 초기에 고음을 듣는 힘이 떨어지고 점점 저음 영역으로 확대된다고 합니다.

이어폰으로 인한 소음성 난청이 증가하고 있습니다. 출처 : 포토리아

젊은데 소리가 잘 안 들린다면 평소 생활습관을 점검해 볼 필요가 있습니다. 대한 청각학회에 따르면 85dB 이상 소음에 지속적으로 노출되면 귀가 손상될 수 있다고 합니다. 버스, 지하철 소음이 보통 80dB인데 여기서 음악을 들으려고 볼륨을 90dB 이상으로 유지하게 됩니다. 이게 반복되다보면 난청에 이르게 됩니다. 특히 4000Hz 주변의 고음 영역의 청력손실이 뚜렷한 경우 '소음성 난청'으로 진단한다고 하네요.
소리는 이렇게 들려요

소리가 들어오는 길 입니다. 출처 : 포토리아

서울대학교 병원 신체 기관 정보를 참고해 소리가 지나가는 길을 살펴보죠. 소리가 외이도에서 모여 고막으로 전달됩니다. 이 진동이 다시 청소골(연두색/파란색 부분)을 지나 달팽이관의 림프액에 파동을 일으킵니다. 이 움직임을 유모세포(hair cell)가 감지해 전기 신호로 변환해 청신경을 통해 뇌에 전달합니다. 뇌에 소리의 시그널이 전달되면 우리는 비로소 소리를 들었다고 지각하게 됩니다.

입구에서 안으로 갈수록 낮은 소리에 반응합니다. 출처 : MED-EL

달팽이관에 있는 유모세포는 저마다 특정 활성 주파수를 가지고 있습니다. 다양한 소리를 한꺼번에 들어도 소리를 구별해 인식할 수 있는 이유입니다. 이 특이한 배열을 토노토피 구조라고 하는데요. 달팽이관 입구에는 고음을 인식하는 유모세포가 있고, 안쪽으로 갈수록 점점 저음을 인식합니다.

유모세포는 한번 손상되면 복구되지 않습니다. MIT 연구팀이 올해 초 유모세포 재생 방법을 <Cell>에 발표했지만 인간에게 당장 적용하긴 힘들어 보입니다. 젊은 청력, 가지고 있을 때 잘 지켜내봅시다.

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나이 들수록 높은 음역대 "안 들려~"

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이웃집과학자 페북지기가 페이지에 올렸던 영상입니다. 보신 분 계신가요? 어느 주파수까지 들으셨는지 궁금하네요. 부모님과 함께 해보시면 최대로 듣는 주파수가 서로 다른 걸 확인할 수 있을 겁니다. 주파수가 높다는 말은 곧 소리의 음 높이가 높다는 뜻입니다. 배명진 교수의 책 에 따르면 사람은 보통 20Hz에서 2만 Hz까지 들을 수 있다고 하는데요. 어느 높이까지 들으셨나요?

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실을 이용해 소리를 전달할 수 있을까요 [초등 과학 3학년 2학기 5단원 6차시]