물속에서 소리를 들을 때 공기 중에서보다 소리가 더 빠르고 크게 전달되는 이유를 매질 밀도와 파동 전달 속도 관계로 설명해 주시면 좋겠네요.

Question

물속에서 소리를 들을 때 공기 중에서보다 소리가 더 빠르고 크게 전달되는 이유를 매질 밀도와 파동 전달 속도 관계로 설명해 주시면 좋겠네요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

흔히 밀도가 높으면 소리가 빠르다고 생각하기 쉽지만, 오히려 밀도 자체는 소리 속도를 느리게 만드는 요인입니다. 밀도가 증가하여 소리가 느려지는 효과보다, 물의 압축 안 되려는 성질(체적 탄성률)이 늘어나는 효과가 훨씬 커서 소리가 약 4.3배 빠르게 전달됩니다.

소리가 더 크고 멀리 들리는 이유는 공기는 분자 사이의 간격이 넓어 소리 파동이 퍼져나갈 때 공기 분자를 흔드는 과정에서 에너지가 열이나 마찰로 쉽게 손실되지만, 물은 밀도가 높고 분자 간 상호작용이 촘촘하여 소리 파동의 에너지를 잃지 않고 멀리까지 전달됩니다.