헬륨가스를 먹으면 왜 목소리가변할까요?
헬륨가스를 먹으면 왜 목소리가변할까요? 목소리는 성대에따라 다르다고알고있는데요. 헬륨가스를 먹는다고 성대에 변화 있어 목소리가 다르게나는번가요?
안녕하세요. 서정원 과학전문가입니다.
기체마다 고유한 진동 수가 있는데 일반적인 공기 진동수 보다 헬륨의 진동수가 더 많아 음 의 높이가 높아 지게 됩니다!
안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.
왜 헬륨가스를 마시고 말을 하면 왜 소리가 바뀔까?
흔히 헬륨 '도날드 덕'(Donald Duck) 효과라 불리는 이 현상의 원인을 알기 위해선 우
선 목소리의 발생과정에 대해 알 필요가 있습니다.
목소리는 폐(肺)에서 나오는 공기가 목 아랫부분에 있는 성대 중앙을 통과한 다음 발
성 통로를 지나 밖으로 나오면서 만들어집니다. 성대의 긴장으로 인해 공기압력이 변
화되고 성대와 그 사이의 공기가 진동해서 소리가 다양하게 만들어지게 됩니다. 이때
소리 진동수가 목소리의 높낮이를 결정하는 것으로 이러한 과정을 통해 사람마다 각
기 다른 목소리를 갖게 되는 것입니다. 평균 성인의 목소리는 남자의 경우 1백30Hz,
여자의 경우 2백5Hz의 진동수를 가지고 있습니다.
목소리를 변화시킬 수 있는 또 하나의 요인은 입안에 있는 공기의 종류입니다. 사람
이 말을 하게 되면 폐에서 나온 공기가 발성통로를 지나면서 발생되는 소리는 입안에
서 공명을 하게 됩니다.
이 때 입안에서 울리는 소리의 속도는 입안에 있는 공기의 밀도에 따라 변하게 되고,
이에 따라 소리가 다른 진동수를 갖게 돼 목소리가 변하는 것입니다.
보통 공기의 경우 약 29g/cm3의 밀도를 가지고 있으며, 이때 이 공기를 통과하는 소리
의 속도는 0℃에서 약 3백31m/초입니다. 동일한 온도에서 헬륨의 밀도는 4g/cm3으로
밀도가 공기보다 낮기 때문에 헬륨을 통과하는 소리의 속도는 음속의 3배 정도인 8백
91m/초가 됩니다.
그러므로 입안에 헬륨이 있는 상태에서 말을 하게 되는 경우 이 소리의 주파수는 보
통 공기의 경우보다 2.7배 정도 높게 돼 이 때의 목소리는 평상시보다 2.7 옥타브 높
게 됩니다. 마치 도날드 덕의 목소리처럼 말이죠. 질문하신 헬륨·산소 복합기체는
약 68%의 헬륨을 지닌 것으로 이때의 목소리는 평상시보다 1.5 옥타브 높게 들리게 됩
니다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
목소리는 성대의 진동에 의해 생성됩니다. 성대는 목의 후두부에 위치한 두 개의 주름으로, 공기의 흐름에 의해 진동합니다. 성대의 진동수가 높을수록 소리의 음고가 높아집니다. 헬륨은 공기보다 밀도가 낮습니다. 소리는 매질의 밀도가 낮을수록 더 빨리 전달됩니다. 따라서, 헬륨을 마시면 성대의 진동수가 빨라지고, 목소리가 높아집니다. 따라서, 헬륨가스를 먹는다고 성대에 직접적인 변화는 없습니다. 하지만, 헬륨의 밀도가 낮기 때문에 성대의 진동수가 빨라지고, 목소리가 높아지는 것입니다.
헬륨가스를 마시면 목소리가 높아지는 것은 헬륨의 특성 때문입니다. 헬륨은 공기보다 밀도가 낮기 때문에 음성파가 빠르게 퍼지고 특히 높은 주파수의 소리가 빠르게 전파됩니다. 그래서 목소리가 높아지는 것처럼 들립니다.
일반적으로 목소리는 성대와 음성 특성에 의해 결정됩니다. 목소리의 높낮이는 주파수에 의해 결정되는데, 헬륨을 마시면 공기보다 밀도가 낮기 때문에 음성파의 주파수가 빠르게 전파되어 높은 주파수가 강조됩니다. 이로 인해 목소리가 높아지게 된 것입니다.
하지만 이것은 일시적이고 재미있는 현상일 뿐, 헬륨을 마시는 것은 건강에 해로울 수 있으며 과도한 헬륨 노출은 위험할 수 있으므로 권장하지 않습니다.
안녕하세요. 박정철 과학전문가입니다.
헬륨은 가스 상태에서 매우 가벼운 원소입니다. 헬륨을 마시면, 폐로 들어가서 음성 생성에 관여하는 기관인 성대에 도달합니다. 성대는 공기의 진동에 따라 음성을 형성하는데, 이 때 헬륨 가스는 공기보다 밀도가 낮고 속도가 빠릅니다.
헬륨을 마시면 목소리가 변하는 이유는 헬륨 가스의 높은 운동성 때문입니다. 운동성이란 분자나 원자들이 서로 충돌하거나 상호 작용할 수 있는 능력을 말합니다. 헬륨은 경량 원소이기 때문에 성대 주변의 공기와 비교했을 때 더 적은 질량과 관성을 갖습니다.
마시는 순간, 입에서 발생한 음성 진동이 훨씬 적은 저항과 제약 없이 성대를 통해 전달됩니다. 이로 인해 성대의 운동 패턴이 변하고, 음성 파형의 주파수 구조가 변경됩니다.
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
목소리는 공기가 행하는 진동에 의해 만들어집니다. 공기 분자들은 목과 기타 발성기관을 통해 흐르면서 진동을 전달하고, 이 진동은 음성을 형성합니다. 하지만 헬륨은 공기보다 가벼워서 헬륨 분자가 목과 발성기관을 통해 흐를 때 진동을 더 빠르게 전달합니다.