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공진의 힘 목록

얼마전 강변테크노마트 건물 전체가 흔들려 입주자 및 시민이 대피하는 사건이 있었습니다.


건물 전체가 흔들렸던 원인이 "공진의 힘"이라 밝혀지며 주목을 받고 있는데요.


진동수(주파수)만 맞으면 에너지가 누적돼 흔들림이 커지는 공진은 상식적으로 이해하기 어렵지만 이런 현상은 누구나 일상에서 흔하게 겪고 있습니다. 공진의 영향을 가장 많이 받을 때는 자동차 지하철 비행기 같은 교통수단을 이용할 때 입니다. 자동차에 타면 엔진의 떨림이나 도로를 달릴 때 발생하는 진동 때문에 누구나 몸이 떨립니다. 그런데 이 떨림은 간혹 신체의 특정 부위에 공진을 일으킵니다. 만약 운전대를 잡고 있던 손이 유난히 심하게 떨리기 시작했다면 팔이 가진 고유진동수와 자동차에서 발생한 진동수가 일치했기 때문입니다. 사람의 신체는 부분마다 고유진동수가 있습니다. 사람마다 신체의 길이가 달라 차이가 있지만 머리는 20~30Hz(1초에 20~30번 진공), 팔은 5~10Hz, 다리는5~20Hz 입니다. 위나 간 같은 내장기관도 고유진동수가 있으며 사람마다 편차가 다릅니다. 만약 같은 차를 타고도 누군가는 어지럼증을 심하게 느끼고 다른 사람은 속이 울렁거린다면 이들은 각각 뇌와 위가 자동차와 공진했을 가능성이 높습니다. 공진이 특정 신체 부위에 영향을 미치다 보니 진동에 오래 노출되는 일부 근로자들은 작업병에 걸리기도 합니다. 굴착기를 다루는 근로자들은 손가락 끝이 진동해 세포가 죽어 손이 하얗게 변하는 탈색증에 시달리기도 하며, 헬기 조종사는 헬기에서 발생한 진동이 척추의 연골과 공진해 요통에 걸릴 확률이 높다 합니다. 그러나 일상생활에서 일부러 공진이 일어나도록 진동수를 맞춘 기술도 있습니다. 공진을 유용하게 사용하는 장비 중 하나가 병원에 있는 MRI(자기공명영상)촬영 장치입니다. MRI의 기본원리는 물을 구성하는 '수소 원자핵'의 고유진동수와 똑같은 주파수의 진동을 일으키는 것입니다. 사람은 이 진동을 느낄 수 없지만 체내의 수분은 MRI와 공진을 일으켜 심하게 떨립니다. 이때 MRI의 진동을 멈추면 맹렬하게 움직이던 수소 원자핵이 원래대로 돌아다며 에너지를 방출하는데 이를 측정하면 인체 내부를 영상으로 만들 수 있는 것 입니다. MRI는 자기장의 세기에 따라 주파수가 다양하지만 공명을 이용한 기본원리는 같습니다. 큰 힘을 써야 할 때도 공진을 이용하며 편리합니다. 무거운 물건을 눕힐 때는 한번 힘껏 밀어 흔들리게 한 뒤 넘어가는 방향에 맞게 박자를 맞춰 조금씩 힘을 주면 흔들림이 점점 커져 쓰러지게 됩니다. 사이드브레이크가 풀린 거대한 트럭을 밀 대도 처음에 힘껏 민 뒤 흔들림에 맞춰 지속적으로 밀어주면 트럭이 움직입니다.


그네를 탈 때 진행방향에 맞게 발을 굴러주는 것을 생각하면 이해하기 쉬울 것 같습니다.


 

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