수영장 물속에 들어가 음성을 들으면 공기 중에서 들을 때보다 소리가 더욱 빠르게 전달된다고 합니다. 어떤 이유에서 더 빠르게 전달되는지 궁금합니다.

Question

수영장 물속에 들어가 음성을 들으면 공기 중에서 들을 때보다 소리가 더욱 빠르게 전달된다고 합니다. 어떤 이유에서 더 빠르게 전달되는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

소리가 물속에서 공기 중에서보다 빠르게 전달되는 이유는 물 분자들이 공기 분자보다 훨씬 가깝고 빽빽하게 연결되어 있어 진동을 더 빠르게 전달하기 때문입니다. 소리는 물체나 매질의 입자가 진동하면서 퍼져나가는 파동이기 때문에 진동을 전달해 줄 입자들의 거리와 성질에 따라 속도가 크게 달라집니다.

공기는 분자 사이의 거리가 멀어 한 분자가 진동한 뒤 옆 분자에 부딪힐 때까지 시간이 걸리지만, 물은 분자들이 서로 바짝 붙어 있어 물 분자는 진동 에너지를 받는 즉시 옆 분자로 에너지를 전달합니다. 또한, 물은 공기보다 밀도가 약 800배 높아 소리를 둔하게 만들 것처럼 보이지만, 압축에 저항하는 탄성계수는 공기보다 무려 15,000배나 큽니다. 즉, 물은 공기보다 훨씬 잘 튕겨내는 성질을 가졌기 때문에 밀도가 높은 불이익을 상쇄하고도 훨씬 빠른 속도를 냅니다.

참고로 물속에서는 소리가 빨라진 덕분에 양쪽 귀에 소리가 도달하는 시간 차이가 거의 사라져, 소리가 정확히 어느 방향에서 들려오는지 위치를 파악하기는 오히려 공기 중보다 어려워집니다.