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내 악기는 내가 만든다! 목록

조회 : 10420 | 2004-01-13

1. 실험 목적
소리가 나는 원리를 알아보고, 주변에서 쉽게 구할 수 있는 재료로 악기를 만들 수 있다.
진동수에 따라 소리의 높낮이가 달라지는 것을 알아 볼 수 있다.

 



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2. 실험준비물

빈병이나 페트병(코카콜라병이 잘됨), 물, 단소나 리코더







3. 실험방법
① 빈병에다 물을 부은 다음 병의 입구 부분을 단소를 불 때처럼 불어보자. 병에서 특유의 맑은 소리가 나는가? 소리가 날 때까지 연습해보자.
② 이때 병에 들어있는 물의 양에 따라 다른 음을 내게 된다. 병에 물을 점점 많이 넣으면서 음높이가 어떻게 달라지는지 확인해보자.
③ 이번에는 물의 양을 조정하여 원하는 음을 만들어보자. 리코더로 음을 불면서 원하는 음이 나도록 물을 더하거나 덜어서 음을 맞춘다. 모둠을 이루어 다른 음을 정하여 물의 양을 맞추어 각기 다른 음이 나도록 물의 양을 맞춘다.
④ 다섯 모둠, 혹은 다섯 사람이 각기 음을 맡은 후 악보를 보고 해당하는 음이 나오면 병을 불어 소리를 내어 연주를 해보자.

 


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4. 실험 속 과학원리
- 소리는 공기를 통해서 듣는 것보다 용수철로 듣는 것이 빨리 들릴까?

소리가 전파되는데 시간이 걸린다. 번개를 본 후 시간이 좀 지나야 천둥소리가 들리는 경험을 해보았을 것이다. 소리의 속력은 바람, 온도, 습도 등 주위의 환경 조건에 따라 달라진다. 차가운 공기보다 따뜻한 공기에서 공기 분자가 더 빨리 움직이므로 소리의 속력도 빨라진다. 대체적으로 전달속도가 기체에서보다 액체에서, 액체보다 고체에서 더 빠르다. 철길에서 귀를 땅에 대고 선로에서 나는 소리를 들으면 멀리서 달려오는 기차소리를 공기를 통해서 듣는 것보다 더 빠르게 들을 수 있다. 또 물 속에서 돌멩이를 부딪혀 보면 물속에서 얼마나 잘 들리는지 확인해 볼수 있다.

- 팬플룻을 만들 수 있는 까닭은?

관 안으로 공기를 불어넣으면 그 속의 공기가 주기적으로 수축과 팽창을 하면서 진동을 한다. 이같은 진동은 음파가 된다. 음파는 관의 길이에 따라 진동수가 달라진다. 음파의 속도가 파장과 진동수의 곱이기 때문이다. 또 관의 길이에 따라 기본음의 파장이 결정된다. 관 길이가 길면 파장도 길어진다. 관의 길이가 길수록 진동수는 작아진다. 그래서 낮은 음일수록 관의 길이가 긴 것이다.
각 음에 해당하는 관의 길이가 파장에 비례하는 점을 이용하면 악기를 만들 수 잇는 관의 길이 비를 얻을 수 있다. 이 점을 이용해 악기를 만들 수 있는 것이다.





- 소리가 들리는 원리?

북을 치면 북의 가죽이 진동하고 가죽의 진동은 주변의 공기를 진동시킨다. 북을 치면 가죽이 안으로 밀려들어가므로 주변의 공기가 팽창을 하고 가죽이 다시 밖으로 밀려나면 주변의 공기는 압축된다. 이렇게 생긴 공기의 진동이 옆으로 전달되어 사방으로 퍼지고, 이것이 귀의 고막에 닿으면 고막을 진동시켜 우리가 소리를 듣게 되는 것이다.

- 소리는 어떻게 들릴까요?

소리는 소리를 전달해주는 물질이 있어야 들을 수 있습니다.
방 안에서 형이나 누나에게 `아`하는 소리를 내 보세요. 여러분이 낸 소리는 방 전체로 퍼져 나가 공기를 진동시킵니다. 공기는 수없이 많은 분자들로 이루어져 있습니다. 그리고 이 분자들은 불규칙하게 운동을 하고 있지요. 여러분의 목소리는 이웃한 공기 분자를 진동시키고, 그것이 또 근처의 공기 분자를 차례차례 진동시킵니다. 결국에는 공기의 진동이 귀 속의 고막을 울려서 우리가 소리를 들을 수 있게 되는 것입니다. 그러니까 방 안 가득한 공기가 소리를 귀 속까지 전달시켜 준 것입니다. 하지만 공기만 소리를 전달할 수 있는 것은 아닙니다. 고체나 액체도 소리를 전달할 수 있습니다.
수중 발레 선수들을 보면 물 속에서도 음악에 맞추어 멋진 동작을 펼치지요? 물이 소리를 전달해주었기 때문에 가능한 일이랍니다.





- 음악과 소음

우리는 끊임없이 들려오는 소리에 둘러싸여 살고 있습니다.
아름답게 들려오는 소리는 우리의 기분을 좋게 해 줍니다. 음악을 듣고 자라는 식물은 그렇지 않은 식물보다 훨씬 잘 자랍니다. 사람들도 아름다운 소리가 있는 곳에서 본 것을 오랫동안 기억합니다.
반면 귀를 괴롭히는 시끄러운 소리도 있습니다. 우리는 이런 소리를 `소음`이라고 부릅니다. 소음은 사람이나 동물, 식물에게 나쁜 영향을 끼칩니다. 소음이 심한 곳에서 일하는 사람들은 심장이나 호흡기에 병이 걸리기 쉽습니다. 사람의 귀는 민감한 부분으로, 한번 파괴되면 다시 회복하기가 힘듭니다. 그러니 주변 소음을 구분하려면 먼저 소리의 세기를 알아야 합니다. 소리의 세기는 dB(데시벨)이라는 단위로 나타냅니다.

0dB : 들을 수 있는 소리의 한계
10dB : 나뭇잎이 흔들거리는 소리
20dB : 가까운 거리에서의 속삭임
40dB : 조용한 도서관
50dB : 수업중의 교실
60dB : 일반적인 대화
70dB : 복잡한 도로
90dB : 공장의 소음
100dB : 지하철
120dB : 소리로 느끼는 고통의 한계
130dB : 제트기의 엔진 소리
200dB : 로켓의 발사 소리








소리의 세기가 160dB을 넘어가면 고막이 찢어지거나 청각 기관이 망가져서 완전히 소리를 듣지 못하게 됩니다. 사람은 성격에 따라 자신이 좋아하는 소리와 싫어하는 소리가 있게 마련입니다. 그런데 일반적으로 80dB이 넘어가는 소리는 누구나 불쾌하게 느낍니다. 시끄러운 소음을 듣고 불쾌감을 느끼면 스트레스가 증가하고, 이것은 건강에 매우 해롭습니다. 그래서 요즈음에는 듣기 싫은 소리를 없애 주는 기술이 발전되고 있습니다. 집을 지을 때 방 안에 방음 타일이나 방음벽을 설치해서 소리를 95%까지 흡수하게 하기도 합니다. 그런데 최근에 소음을 완전히 없애는 기술까지 개발되었습니다. 마이크로폰으로 소음의 진동을 잡은 다음, 소음의 파장과 반대되는 파장을 만듭니다. 이 파장을 스피커에 대고 소음이 나는 곳으로 보내 주면 두 개의 파장이 부딪쳐 결국 파장이 사라지게 됩니다. 산에 불이 났을 때 맞불을 놓아 불을 꺼 주는 것과 같은 원리라고 할 수 있습니다. 



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