[에피스틴니 경청] 3-1호: 뭐라고? 잘 안들려!

소리의 생성부터 소닉 붐까지

                                           


매일매일 기다려~~~~~~~어어!!!!!!”

MBC 방송국의 복면가왕의 애청자라면 누구나 알고 있는 우리동네 음악대장매일 매일 기다려이다. 음악대장의 최고 성량은 3옥타브 '라'로, 역대 최고의 고음이라 평가받는 소찬휘 ‘TEARS’3옥타브 솔보다 높은음이다. 과학을 다루는 에피스틴니에서 왜 이런 이야기가 나왔는지 궁금해하는 독자들도 분명 있을 것이다. 음…그 이유는 이번 3호에서 다룰 내용이 바로 소리이기 때문이다.

 

1. 소리? 소리? 그게 뭐지?

이 기사를 읽기 전에 설마 소리가 무엇인지 모르는 사람은 없을 것이다. 혹 모르는 독자는 소리는 파동이라는 것을 반드시 알아두자. 그런데 파동도 S, P, L파 하며 여러 가지가 있다는 걸 똑똑한 독자라면 알고 있을 것이다. (여기서 퀴즈!) 소리는 도대체 무슨 파일까?


답은 P. 맞춘 독자들은 중학교 1학년 과학 수업을 잘 들은 학생이다. P파는 파의 진행방향으로 물질이 이동하며 힘을 전달한다. 스프링의 한쪽을 벽에 고정시키고 다른 한쪽을 앞뒤로 움직여보자. 그러면 스프링이 압축된 부분이 손으로 움직이는 부분으로부터 팽창과 압축을 반복하며 벽 쪽으로 전달된다. 이처럼 물질의 밀도를 변화시키며 이동하는 파를 P파라고 한다. (이 내용은 지진을 다룰 때 다시 한 번 다루겠다.)



                                        


소리는 물체의 진동에 의해 발생하고 매질의 진동으로 인해 전달되는 파동으로, 음파라고도 한다. 이때 진행 방향과 매질의 진동 방향이 같아 P파이다. 소리는 파동이므로, 반드시 진동이 있어야만 만들어진다. 목에 손을 대고 ---”라고 해보면 목이 울리는 것이 느껴질 것이다. 이것은 성대가 울리며 소리가 나기 때문이다. 박수를 칠 때 소리가 나는 것도 같은 이치이다.


, 그럼 소리가 진동으로 만들어진다는 건 알았다. 그럼 소리는 어떻게 듣는 것인가? 수미쌍관이라고, 시작과 끝은 같다. 시작이 진동이었다면 끝도 진동이다.


물체가 진동하면 소리가 발생하고, 주위의 공기를 진동시킨다.

공기의 진동이 귀속으로 전달되어 고막을 진동시킨다.

고막의 진동이 대뇌로 전달되면 소리를 듣게 된다.


결국, 소리를 듣는 것도 진동이다. 이제 소리의 탄생과 듣는 방법까지는 다 알게 되었다.

    

2. 소리, 네가 그렇게 빨라?


                                         


초음속 고슴도치 소닉’, 총알 옮기기와 혼자 놀기, 팩맨의 달인 퀵 실버. 캐릭터 설정상 소닉은 마하 1~2의 속도로, 퀵 실버는 마하 10의 속도로까지 달릴 수 있다. 여기서 마하가 바로 소리의 속도를 기준으로 한 단위이다. 소리는 얼마나 빠르기에 이들만큼 빠르게 다닐 수 있다는 것인가?


소리는 1기압에서 시속 340km로 이동한다. 서울에서 부산까지의 거리가 450km이니 소닉은 약 한 시간 전후로 서울에서 부산까지 갈 수 있다. (사실, 소닉 정도의 속도라면 눈에 보이지 않는다. 만화에서 소닉이 보이는 것은 제작자의 배려이다) 하지만 소리가 항상 같은 속도를 유지하지는 않는다.


위에서 소리는 매질의 진동으로 인해 전해진다고 했었다. 그럼 매질의 밀도가 줄어들면? 소리도 느려진다. 그래서 소리는 고체> 액체> 기체 순으로 빠르고, 높은 곳에서 말할수록(다시 말해 기압이 낮을수록) 소리는 느리다. 그럼 우주에서는? 진공이라 매질이 없으니 당연히 소리도 전해지지 않는다.


만약 음속보다 빠르게 운동하면 어떻게 될까? 물론 소리가 뒤에서 따라가게 된다. 하지만 바로 그 직전에, 큰 충격파가 발생하게 되는데, 이것을 소닉 붐이라고 한다. 퀵 실버나 소닉이나 이 소닉 붐을 견디려면 좀 힘들 것이다.


                                  


엄청난 속도라 실감이 잘 나지 않는다면, 아래 링크에서 마하 10 정도의 속도로 달리면 어떻게 되는지 알 수 있을 것이다.

 http://www.youtube.com/watch?v=1NnyVc8r2SM


하지만 아직 설명하지 않은 소리의 요소들이 있다. 이것들에 대해서는 에피스틴니 3-2호에 연재될 예정이다.


* 자료발췌 : 네이버 지식백과 '소리', 누구나 물리(Gbrain)




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