소리의 전파 : 청각

안녕하세요~흥미롭고 재미있는 과학 흥. 재. 과입니다!

 

지구상에 있는 많은 생명체들은 소리를 생성하고 감지함으로써

의사소통을 하거나 생존하는데 쓰고 있습니다.

 

사람은 소리를 이용하여 음악, 연극, 영화 등을 통해 문화적 예술을 하며

의료 분야에서도 심장, 폐 등 장기들의 소리를 이용하여

건강 상태를 진단하기도 합니다.

 

오늘은 이러한 소리가 어떻게 전파되는지 알아보겠습니다!

 

소리

 

피아노에서 흘러나오는 소리

 

1. 소리의 전파

소리는 공기 중에서의 에너지 전달을 의미합니다.

에너지 전달을 하기 위해서는 힘이 필요한데요!

바로 공기 중의 "진동", 즉 물체가 떨림으로서 생성되는 에너지입니다.

여기서 진동이라는 것은 어떠한 반복적인 외부요인으로 물체에 영향을 주는 것입니다.

 

진동의 대표적인 예로 피아노를 생각해 볼까요?

피아노 내부에는 여러 개의 현으로 이루어져 있고 

연주자가 건반을 누르면 현이 진동하여 소리가 나는 것이죠.

이때 피아노의 해머 힘과 현의 길이에 따라 음의 높낮이가 결정됩니다

 

또한, 사람이 말을 하게 되면 성대가 울리는 것을 확인할 수 있습니다.

이 떨림으로 인해서 소리가 나는 것이고

남성의 경우 성대의 떨림 횟수가 여성보다 적기 때문에

목소리가 상대적으로 굵은 것이죠ㅎㅎ

 

이러한 진동에 의한 에너지가 공기 중의 분자에게 연속적으로 전달되어

주위로 널리 퍼져 나가는 "파동"이 생기게 됩니다.

이 파동효과로 인해서 멀리 떨어진 물체에게 소리가 전파되는 것이죠!

 

물속에서의 소리

 

2. 물속에서의 소리 

수영장, 목욕탕 욕조 안에서 소리를 내보신적 있으신가요?

이 안에서는 소리가 작게 들리거나 거의 들리지 않게 됩니다.

 

이는 공기 분자보다 물의 분자의 밀도가 훨씬 무겁기 때문입니다.

물은 분자사이의 간격이 공기보다 훨씬 가깝기 때문에

에너지를 빠르게 전달할 수 있습니다.

 

물속에서는 전달되는 에너지양은 많더라도 진폭이 매우 작아지게 됩니다.

물이 무겁고 압축되지 않기에 음파의 세기가 작아지는 것이죠.

사람은 수중 음파를 듣도록 설계되어 있지 않기에

물에 들어가서 소리를 듣기 위해서는 귀에 있는 공기분자를 진동시켜야 합니다.

하지만, 물속에서의 음파 세기로는 충분한 진동을 일으키지 않습니다.

결국 물속에서 소리가 잘 들리지 않는 것이죠.

 

물속에서의 소리는 훨씬 빠르고 멀리 전달되는 데요.

공기보다 약 4~5배 정도 빠르기에 그만큼 더 멀리 전달될 수 있습니다.

한 연구에 따르면 빗방울이 바다 표면에 떨어지는 소리가 무려

1.6km 이상의 거리까지 들린다고 합니다.

 

그렇기에 수중생물들한테는 수중소음이 치명적으로 다가오는 경우가 많습니다.

선박 운항, 군사 활동, 레저 등의 인간이 만들어내는 수중 소음으로

해양생태계에 영향을 미친다는 것은 많은 연구가 나타내고 있고

현재 이러한 수중 소음을 해결하기 위해 다양한 측면에서 환경 조사가 이루어지고 있습니다.

 

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3. 음속

음속은 소리의 속도를 의미합니다.

앞서 말했듯 이 소리의 속도는 공기 중일때와 물속일 때가 다릅니다.

 

※ 매체에 따른 음속

공기 속에서의 음속 : 343m/s

물속에서의 음속 : 1480m/s

 

이러한 음속은 온도에 따라 달라지는데요.

이는 온도가 높을수록 분자 운동이 활발해져 소리의 진동을 빠르게 주고받기 때문입니다.

공기 중에서는 일반적으로 1℃당 약 0.6m/s 증가하게 됩니다!

 

오늘은 지구 생명체들의 상당히 중요한 역할을 하는

소리의 원리와 생성과정에 대해서 알아보았습니다!

 

이상 흥. 재. 과. 였습니다!