소리의 발생과 전달과 소리를 듣는 과정, 소리의 3요소 가청주파수

소리

소리(sound) 또는 음파(音波)는 공기와 같은 매질의 진동을 통해 전파되는 파동으로, 대개 가청음파(可聽音波), 곧 사람의 귀로 들을 수 있는 진동수를 가진 음파를 말합니다.

 

1. 소리의 발생과 전달

(1) 소리의 발생

① 우리 주변에는 여러 가지 음원이 있으며, 음원의 진동에 의해 소리가 발생하게 됩니다.

주변의 소리

• 음원 : 소리가 나는 물건이나 장소
• 진동 : 물질의 위치 등 어떠한 물리량이 하나의 일정한 규칙에 따라 변동하는 현상으로 떨림 혹은 흔들림

② 음원이 진동을 하면 음원과 맞닿아 있는 공기 분자들을 진동시키게 되어 소리(음파)가 발생

③ 아래 그림은 북을 쳤을 때, 북의 오른쪽이 진동하면서 주기적으로 볼록하게 나왔다가 오목하게 들어가는 과정을 보여주는 것입니다.

기 분

④ A, C, E에서는 공기 분자를 밀어내면서 공기 분자의 밀한 곳(압력이 높은 곳)을 만들어 냅니다.

⑤ B, D, F에서는 공기 분자를 당기면서 공기 분자의 소한 곳(압력이 낮은 곳)을 만들어 냅니다.

 

(2) 소리의 전달 방법

① 밀한 부분은 공기 분자가 빽빽한 분분이고, 소한 부분은 공기 분자가 듬성듬성한 부분입니다. 밀에서 밀사이, 소에서 소 사이의 거리가 한 파장입니다.

② 공기 분자의 밀한 부분과 소한 부분이 주기적으로 반복되면서 소리가 종파의 형태로 퍼져 나가게 됩니다.

소리=종파

(3) 소리의 매질

① 소리는 기체뿐 아니라 액체와 고체에서도 전달되며, 진공에서는 매질이 없으므로 전달되지 않습니다.

② 소리의 속력은 고체에서 가장 빠르며, 액체, 기체 순으로 느리게 됩니다.

 

고체를 통한 소리의 전달

소리는 기체나 액체보다 고체를 통해서 더 빠르게 전달되기 때문에, 멀리서 기차가 오는 소리는 공기를 통해서보다 철로를 통해서 더 먼저 전달이 됩니다. 옛날 아메리카 인디언들은 적들이 달려오는 소리를 땅의 진동을 통해 듣기도 했답니다.

	물질(매질)	음속(m/s)
기체(20℃)	공기	344
	헬륨	1005
	이산화탄소	266
액체	담수	1440
	해수	1560
	수은	1460
고체	알루미늄	6400
	강철	6100
	유리	4900~5800

 

2. 소리를 듣는 과정

(1) 소리를 인식하는 과정

소리를 내는 과정	소리를 듣는 과정
① 성대가 진동 ② 기도 안의 공기가 진동 ③ 진동이 입 밖으로 나가서 주위의 공기를 진동시키며 진행	① 귀 안의 공기가 진동 ② 고막이 진동 ③ 귓속 기관을 거쳐서 뇌가 인식할 수 있는 신호로 바뀜

 

(2) 가청 진동수

① 가청 진동수(가청 주파수) : 사람이 들을 수 있는 특정한 진동수를 말하며, 사람은 20~20,000Hz의 진동수를 들을 수 있습니다.

② 초음파 : 가청 진동수보다 큰 진동수를 가진 소리로, 의료용이나 어군 탐지기등에 이용됩니다.

 

가청 주파수

 

 

3. 소리의 특성

(1) 소리의 3요소

① 소리의 크기 : 진폭의 차이에 따라 소리의 크기가 달라진다.

② 소리의 높낮이 : 진동수의 차이에 따라 소리의 높낮이가 달라진다. 

③ 소리의 맵시 : 파형의 기본 형태가 다르면 다른 종류의 소리가 난다.

소리의 3요소

(2) 악기의 소리

소리의 크기는 진폭의 차이 때문이고, 소리의 높낮이는 진동수의 차이 때문이고 악기마다 맵시가 다른 소리가 나는 것은 파형의 기본 형태가 다르기 때문입니다.

 

 

음파의 발생과 전파

과정]

① 그림 (가)와 같이 얇은 종이 위에 설탕을 뿌려 놓고 막대로 친 소리굽쇠를 종이 가까이 가져가면서 종이 위의 설탕 알갱이들을 관찰한다.

② 그림 (나)와 같이 양초에 불을 붙이고 옆에서 북을 치면서 촛불의 변화를 관찰한다.

결과 및 정의]

• 소리굽쇠를 종이 가까이 가져가면, 종이 위의 설탕 알갱이들이 튀어 오르는 것을 볼 수 있다.
• 양초 옆에서 북을 치면 촛불이 흔들리는 것을 볼 수 있다.
• 소리굽쇠나 북의 진동이 공기를 진동시켜 음파를 발생시키고, 음파의 진동이 공기를 통해 전달되어 얇은 종이나 촛불을 흔드는 것이다.
• 음파는 종파이며, 공기 분자는 파동과 함께 이동하지 않고 제자리에서 진행 방향에 평행하게 진동한다.
• 소리굽쇠나 북을 세게 두드리면 소리의 크기가 커지는 동시에 얇은 종이나 촛불도 더 크게 흔들린다.

사람의 감각기관의 구조와 역할 시각, 청각, 후각, 미각, 피부감각

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