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 ?