스티로폼으로 된 작은 공에 실을 연결해서 스텐드에 묶어 소리굽쇠를 가까이하는 실험원리?

스티로폼으로 된 작은 공에 실을 연결해서 스텐드에 묶어서 늘어뜨린 후 소리굽쇠를 망치로 친 후 가까이 가져가보니 스티로폼 공이 천천히 튕기다가 점점 세게 튕기는 이유가 무엇인가요?

    2개의 답변이 있어요!

    • 안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

      스티로폼 공에 실을 연결해서 스텐드에 묶은 후 소리굽쇠를 망치로 친 후 가까이 가져가보니 스티로폼 공이 천천히 튕기다가 점점 세게 튕기는 이유는 스티로폼 공의 탄성력 때문입니다.

      탄성력은 물체가 변형된 상태에서 원래의 형태로 돌아가려는 성질을 말합니다. 스티로폼은 탄성력이 높은 물질로 외부에서 가해지는 힘에 의해 변형되었을 때 원래의 형태로 돌아가려는 성질이 있습니다.

      따라서 소리굽쇠를 망치로 친 후 스티로폼 공에 가까이 가져가면 소리굽쇠에서 발생하는 진동이 스티로폼 공에 전달되고 스티로폼 공은 탄성력에 의해 변형되어 원래의 형태로 돌아가려고 합니다. 이 과정에서 스티로폼 공은 천천히 튕기다가 점점 세게 튕기게 됩니다.

      그리고 스티로폼 공의 탄성력은 스티로폼 공의 크기와 밀도에 따라 달라질 수 있습니다. 작은 크기의 스티로폼 공일수록 탄성력이 높고 밀도가 낮을수록 탄성력이 높아집니다. 따라서 스티로폼 공이 작고 가벼운 물질이기 때문에 소리굽쇠에서 발생하는 진동에 더 민감하게 반응하게 되는 것입니다.

      이렇게 스티로폼 공이 천천히 튕기다가 점점 세게 튕기는 이유는 스티로폼 공의 탄성력 때문입니다. 감사합니다.

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    • 안녕하세요. 서종현 전문가입니다.

      먼저 실에 매달린 스티로폼 공이 소리 굽쇠 진동에 반응하는 원리를 이해하려면 소리와 진동, 공명의 개념이 필요합니다.

      소리 굽쇠를 망치로 치면 일정한 주파수의 음파와 진동이 발생합니다. 이 진동이 공기 중을 통해 실에 매달린 스티로폼 공까지 전달됩니다. 처음에는 진동 에너지가 약해서 공이 천천히 움직이지만, 소리굽쇠의 진동 주파수와 스티로폼 공이 매달린 실의 고유 진동수(자연진동수)가 비슷하면 공이 점점 진폭이 커지는 공명 현상이 일어납니다. 공명이 일어나면 공은 점점 세게 튕기게 되는 것입니다.

      즉, 스티로폼 공이 소리굽쇠에 점점 크게 반응하는 것은 공명 효과 때문입니다.