안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
피아노와 기타의 소리는 현에서 발생한 정상파 진동이 향판이나 울림통을 통해 공명되어 증폭된 후, 공기 중에 파동 형태로 전달되는 현상입니다. 이와 관련하여 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.
소리의 높낮이는 현이 1초 동안 진동하는 횟수인 진동수에 의해 결정되는데, 양 끝이 고정된 현에서 만들어지는 기본 진동수는 현의 길이, 장력, 두께에 따라 달라집니다. 현의 길이가 짧아질수록 파장이 짧아져 진동수가 높아지고 높은 음이 나며, 줄을 팽팽하게 당길수록 파동의 전달 속도가 빨라져 진동수가 증가하고 높은 음이 납니다. 또한, 줄이 두껍고 무거울수록 파동의 전달 속도가 느려져 진동수가 낮아지고 낮은 음이 납니다.
소리의 파동은 양쪽 끝 고정점으로 나아가는 파동과 반사되어 돌아오는 파동이 중첩되면서 제자리에서 진동하는 형태의 정상파가 형성되며, 현 자체는 위아래나 좌우로 진동하는 횡파를 만들지만, 이 진동이 공기를 밀고 당기며 공기 밀도와 나란한 종파 형태로 바뀌어 퍼져나갑니다.
공명 현상은 현에서 전달된 진동수가 나무판 및 울림통 내부 공기 기둥의 고유 진동수와 일치하면 판 전체가 함께 강하게 진동하는 현상으로 넓은 면적의 나무판이 대량의 공기 분자를 한꺼번에 흔들어줌으로써 작은 현의 진동 에너지가 커다란 소리로 증폭되어 사방으로 퍼져나갑니다.