중2 과학/파동/파동의 성질/파동의 반사/파동의 굴절/소리의 전달

수면에 나무 막대를 대고 흔들면 수면이 출렁이면서 물결이 만들어진다. 이때 물결의 진동은 수면을 따라 멀리 퍼져 나간다. 이처럼 물질의 한 곳에서 생긴 진동이 주위로 전달되는 것을 파동이라고 한다. 우리 주변에는 호수의 물결이나 바다의 파도와 같은 물결파, 초음파를 비롯한 소리, 전파, 지진파 등 여러 가지 파동이 있다.물결파가 퍼져 나갈 때 출렁이는 수면을 보면 물이 이동하는 것 같지만 수면 위에 떠 있던 스타이로폼 구는 제자리에서 아래위로 진동만 한다. 이를 통해 물결파가 퍼져 나가더라도 그 파동을 전달하는 물은 제자리에서 진동만 하는 것을 알 수 있다. 물과 같이 파동을 전달하는 물질을 매질이라고 하는데, 파동이 진행할 때 매질은 제자리에서 진동만 할 뿐 파동의 진행 방향으로 이동하지 않는다.그러면 파동이 진행할 때 무엇이 전달될까? 파도에 의해 해안가의 바위가 깎이거나 지진으로 건물이 무너지는 것처럼 파동이 진행할 때 물체가 움직이거나 부서질 수 있다. 이는 파동이 진행하면서 먼 곳으로 에너지를 전달하기 때문이다. 용수철을 좌우로 흔들면 마루와 골이 만들어진다. 이때 리본이 묶인 용수철의 한 점은 좌우로 진동하고 용수철 파동은 앞으로 진행한다. 이처럼 파동의 진행 방향과 매질의 진동 방향이 서로 수직인 파동을 횡파라고 한다. 횡파에는 물결파, 전파, 지진파의 S파 등이 있다. 용수철을 앞뒤로 흔들면 빽빽한 곳과 듬성듬성한 곳이 만들어진다. 이때 리본이 묶인 용수철의 한 점은 앞뒤로 진동하고 용수철 파동은 앞으로 진행한다. 이처럼 파동의 진행 방향과 매질의 진동 방향이 서로 나란한 파동을 종파라고 한다. 종파에는 소리, 지진파의 P파 등이 있다. 파동을 나타낼 때 진동의 중심에서 마루나 골까지의 거리를 진폭이라 하며, 이웃한 마루에서 마루 또는 골에서 골까지의 거리를 파장이라고 한다. 파동이 진행할 때 매질이 1초 동안 진동하는 횟수를 진동수라고 하며, 단위는 Hz(헤르츠)를 사용한다. 물결파와 같은 파동이 진행하다 장애물을 만나면 파동의 진행 방향이 달라진다. 또, 물의 깊이가 달라지면 파동의 진행 방향이 달라지는 것을 볼 수도 있다.물결파가 진행하다 막대를 만나면 계속 나아가지 못하고 되돌아오는 것을 볼 수 있다. 이렇게 파동이 진행하다가 장애물을 만나 되돌아오는 현상을 파동의 반사라고 한다. 빛의 경우와 마찬가지로 파동이 반사할 때 입사각과 반사각의 크기는 항상 같다.우리 생활에서 파동의 반사 현상은 레이더, 어군 탐지기 등에 이용하고 있다. 물결파가 진행하다 유리판 위를 지날 때 경계면에서 물결파의 진행 방향이 달라지는 것을 볼 수 있다. 이렇게 파동이 진행할 때 경계면에서 진행 방향이 꺾이는 현상을 파동의 굴절이라고 한다. 악기는 소리를 내는 방법에 따라 여러 종류로 나눌 수 있다. 편종과 같은 타악기는 종을 치면 금속이 진동하여 소리가 난다. 또, 아쟁과 같은 현악기는 줄이 진동하여 소리가 나고, 태평소와 같은 관악기는 관 속의 공기가 진동하여 소리가 난다. 이렇게 악기의 소리와 같이 모든 소리는 물체의 진동에 의해 발생한다.스피커에서는 진동판이 앞뒤로 빠르게 진동하면서 소리가 발생한다. 스피커의 진동판이 앞뒤로 진동하면 주위의 공기가 빽빽해지고 듬성해지는 과정을 반복한다. 이렇게 스피커에서 발생한 소리는 공기를 앞뒤로 진동시키면서 멀리까지 전달된다. 소리는 물체의 진동에 의해 발생하고 공기의 진동으로 전달되는 파동으로 음파라고도 한다. 이러한 음파는 파동의 진행 방향과 매질인 공기의 진동 방향이 나란하므로 종파에 해당한다.그러면 우리는 어떻게 소리를 듣는 것일까? 공기의 진동으로 전달되어 온 음파는 우리 귓속의 얇은 고막을 진동시킨다. 이 고막의 진동이 귀 안쪽의 감각세포를 자극하여 뇌에 전달되면 우리는 소리를 듣는다.우리가 듣는 대부분의 소리는 공기를 통해 전달되며 물, 금속 등과 같은 액체나 고체 매질을 통해서도 전달된다. 물속에서 막대를 두드리거나 돌멩이를 서로 부딪치면 소리를 들을 수 있는데, 수중발레 선수가 물속에서 전달되는 음악 소리에 맞추어 연기를 할 수 있는 것도 이 때문이다. 또, 철봉의 한쪽에 귀를 대고 다른 쪽을 두드리면 소리가 전달되는 것을 확인할 수 있다.