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18 소리(음파)
이 “말발굽 박쥐”는 캄캄한 어둠 속에서 나방의 위치는 물론 상
대속도까지도 알아내어 그것을 잡으러 다가간다.
박쥐의 검지체계는 어떻게 작동하며, 나방은 어떻게 그 것을 교란시키거나 효율성을 낮추어 도망갈까?
18-1 소리
소리는 무엇인가?
- 공기의 밀도(압력)의 흔들림이 사방으로 퍼져가는 것
- 소리를 듣는 과정: 공기의 진동 → 고막의 진동 → 청신경의 전기신호 → 두뇌의 청각영역 신호
파동의 차원
파면과 파선
- 파면: 위상이 같은 점들의 집합
- 파선: 파동에 실린 에너지가 이동하는 궤적
평면파, 원통파, 구면파
- 평면파: 한쪽으로만 진행하는 파동, 파면이 평면
- 원통파: 평면의 모든 쪽으로 진행하는 파동, 파면이 원통면
- 구면파: 모든 쪽으로 진행하는 파동, 파면이 구면
18-2 소리의 속력
소리의 진행 속력 소리
(※ : 부피 탄성률) ⇐ ≡
※ 줄파동의 진행 속력 줄
관성탄성
생각 18-1 소리의 속력에 관한 식이 차원을 따져 보면 맞는가?
공기 속에서 진해하는 소리 보충
공기 압력의 변화
최대 sin ±
따라 18-1
음원의 방향 결정: 간격이 인 두 귀로 듣는 소리의 시차 .
(a) 앞쪽에 대한 음원의 방향이 이루는 각 와 사이의 관계식?
(b) 물속에서 = 90이면 ?
풀이
(a) 소리
= 소리⋅sin
(b) 물속 물⋅sin
공기⋅sin겉보기 ⇒ 겉보기 arcsin물
공기 = arcsin mm ≈ 13
생각 18-2
18-3 간섭
과 에서 진동수와 진폭이 같은 소리(파동)가 나온다.
에서 듣는 소리의 크기?
1. 보강 간섭의 조건: 보강 ⋅정수 ⇒ 보강 ⋅정수2. 소멸 간섭의 조건: 소멸 ⋅정수
⇒ 소멸 ⋅정수
18-4 소리의 세기와 소리 수준
소리의 세기의 정의: 단위면적에 단위시간 동안 소리에 실려 전달되는 에너지
≡ 넓이〈일률〉
※ 줄파동에 실려 단위시간에 전달되는 에너지: 〈일률〉 ⋅파동 (17.31)
⋅소리
거리에 대한 소리 세기의 변화
일률음원∝
데시벨 눈금
⋅log dB ,
Wm
18-5 음악 소리의 원천 - 생략
18-6 맥놀이
진폭은 같고, 진동수가 다른 두 소리를 함께 들을 때의 느낌?
최대 sin,
최대 sin
최대 sin sin
최대 cos sin
맥놀이 진동수 맥놀이
중첩의 유형 1. 정상파 진동수가 같고, 진행방향이 반대인 두 파동
2. 간섭 진동수, (진폭)이 같고, 진행방향이 비슷한 두 파동
3. 맥놀이 진폭과 진행방향이 같고, 진동수가 조금 다른 두 파동
18-7 도플러 효과
※ 소리의 진동수 = 1초 동안 고막을 두드리는 횟수
귀가 움직이고 종이 서 있을 때
1초 동안 고막을 두드리는 숫자가 늘어남/줄어듬
겉보기 귀
⋅귀⋅
소리귀⋅
⋅ 소리귀
종이 움직이고 귀가 서 있을 때
마루와 마루 사이의 거리(파장)이 좁아짐(넓어짐) ⇒ 진동수가 높(낮)아짐
겉보기 겉보기소리
종⋅소리
종⋅
소리⋅ 종소리⋅
소리 종소리
⋅
⋅ 소리종
생각 18-5
겉보기 진동수의 변화?
따라 18-6
로켓 = 242 m/s, 로켓 = 1250 Hz; 서 있는 기둥에서 소리를 들음.(a) 겉보기? (b) 겉보기로켓 ?
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