음파

음파

음파, 소리, 말, 음악 ...

오감중에서 소리를 들을 수 있는 감각, 즉 청각은 다른 감각과 마찬가지로 사물을 인지, 인식하는 데에 중요한 역할을 한다. 특히 소리를 내고, 듣고 이를 해독할 수 있는 능력을 가진 것은 인간이 의사소통에 의해 사회를 구성하고 사회를 발전시키는 능력을 가지게 된 결정적인 요인이 되었다. 지금에 와서는 문자를 통하거나 다른 방법으로 의사소통을 할 방법이 생겨나고, 발달되어 왔지만 그래도 말을 통한 의사소통이 가장 중요하고 결정적이다. 인간뿐만 아니라 돌고래 등 몇몇 동물도 소리에 의해 서로 정보를 주고 받는 것이 알려져 있다.

이러한 음파는 무엇의 파동일까?

사람이 이 음파중에서 "말"을 해독할 수 있는 능력을 가지고 있는 데 그 원리는 무엇인가?

음악은 우리를 즐겁게 하거나 색다른 기분을 느끼게 하고 나아가서 우리를 감동시키기도 하는 데 이 음악의 소리는 어떤 종류의 음파일까? 또한 악기는 어떤 원리로 소리를 내는 것일까?

음파는 공기분자의 진동이 퍼져나가는 것이다.

음파는 탄성체에서 전파되는 파동으로서, 탄성체를 이루고 있는 질점들이 압축되었다가 팽창되었다가 하면서 전파된다. 기체, 액체, 고체 등에서 구성원자들은 서로 탄성을 가지고 있으므로 원칙적으로 음파가 존재할 수 있지만, 보통의 경우 소리라 하여 공기중에서 우리의 귀로 들을 수 있는 정도의 주파수를 가진 것을 말한다.

공기중에서 음파는 파의 진행 방향과 같은 방향으로 공기의 구성 분자들이 몰렸다가, 앞쪽의 분자들에 의한 반발력에 의해 뒤로 몰리고 앞쪽의 분자들은 더 앞쪽으로 몰리는 과정을 되풀이 하면서 앞으로 진행 한다. 이때 공기 분자의 평형위치에서 변위를 파동량으로 삼을 수 있다. 그러면 변위가 일어나는 방향이 파의 전파방향과 같은 방향이어서 음파는 종파라고 할 수 있다. 한편으로 공기분자가 몰리는 지역에서는 압력이 높아지고, 드물어지는 지역에서는 압력이 낮아지므로 압력을 파동량으로 삼을 수도 있다.

아래 그림에 보는 것처럼 공기분자의 위치는 파가 진행하는 방향으로 진동을 한다

_ 파동량_ 고체_ 악기_ 질점_ 온도_ 진동_ 몰리_ 액체_ 종파