음향기초#1 소리의 정의

소리

: 물체의 진동에 의해 발생하고 매질의 진동으로 인해 전달되는 파동으로 음파(音波, sound wave)라고도 한다.

1) 소리의 전파

1. 소리는 진행 방향이 매질의 진동 방향과 나란한 종파(longitudinal wave)이다.
2. 소리는 물체의 진동이 주변의 매질(어떤 파동 또는 물리적 작용을 한 곳에서 다른 곳으로 옮겨 주는 매개물 / ex.기체, 액체, 고체 등)에 전달되면서 전파되며, 진공 상태에서는 전달되지 않는다.

2) 소리의 전달 과정

1. 물체가 진동하면 소리가 발생하고, 주위의 공기를 진동시킨다.
2. 공기의 진동이 귓속으로 전달되어 고막을 진동시킨다.
3. 고막의 진동이 대뇌로 전달되면 소리를 듣게 된다.

 

소리의 속력, 음속(音速, Sound Velocity)

1) 매질에 따른 소리의 속력

소리의 속력은 매질의 상태와 온도에 따라 다르다. 고체 > 액체 > 기체 순으로 빠르다. 분자 사이의 거리가 가까울수록 진동이 빠르게 전달되기 때문에 공기와 같은 기체보다 액체나 고체에서 소리가 더 빠르게 전달된다.

매질	속력 (m/s)
기체
공기 (0°C)	331
공기 (20°C)	343
헬륨	965
액체
물 (25°C)	1493
바닷물	1522
고체 (종파)
알루미늄	5000
강철	6000
구리(20°C)	3560

 

2) 온도에 따른 소리의 속력

공기 중에서 소리가 진행할 때, 기온이 높을수록 소리의 속력이 빠르다. (온도가 높을수록 분자 운동이 더 활발하기 때문에)

소리가 공기 중에서 이동하는 속도는 다음의 식으로 구할 수 있다.

V = 331.5 + 0.61t (t는 온도(°C), 속력 단위는 m/s)

이는 공기 중에서의 소리의 이동 속도는 온도에 영향을 받는다는 뜻이며 상온 15°C에서 약 340m, 21°C 에서 344m의 속도를 갖게 된다.

 

소리의 3요소

소리의 세기, 소리의 높낮이, 소리의 맵시를 소리의 3요소라고 한다.

1) 소리의 세기(Loudness)

북을 세게 치면 큰 소리, 약하게 치면 작은 소리가 들리는데, 진폭(Amplitude)이 크면 클수록 더 큰 소리가 나게 된다. 소리의 세기는 음파를 특징지어주는 세 요소 중 하나이다. 큰 소리는 진폭이 크고, 작은 소리는 진폭이 작다.

 

2) 소리의 높낮이(Pitch)

피아노는 오른쪽에 있는 건반을 치면 높은 소리가 나고, 왼쪽에 있는 건반을 치면 낮은 소리가 나는데, 소리의 진동수(frequency)에 의해 소리의 높낮이가 결정된다. 진동수가 큰 음이 높은 음이다. 높은 소리는 진동수가 크고, 낮은 소리는 진동수가 작다.

 

3) 소리의 맵시, 음색(Tone color)

소리 파동의 모양(파형)의 차이로 생기는 소리의 감각적인 특색이다. 파형의 세부적인 차이가 결과적으로 같은 음을 내는 악기의 소리가 전혀 다른 느낌으로 다가온다. 소리를 내는 물체가 달라 파형이 달라지면 같은 음을 연주해도 피아노 소리와 바이올린 소리, 목소리 등을 구별할 수 있다.

피아노 도(C4)음 파형

바이올린 도(C4)음 파형

 

참고문헌 : [네이버 지식백과]