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목소리로 와인잔을 깬다?!
입으로 ‘아~’ 소리를 내면서 목에 손가락을 갖다 대 보세요. 목의 떨림이 느껴질 거예요. 성대의 떨림이 공기를 진동시키면서 소리가 나는 거죠. 여기에서 알 수 있듯, 소리는 ‘진동’이에요. 큰 소리일수록 진동의 크기가 크고, 높은 소리일수록 진동의 횟수가 많지요.

와인잔을 치면 진동하며 ‘땡~’ 소리를 내요. 와인잔의 진동이 공기를 진동시키고, 이 진동이 귀 속의 고막을 진동시키기 때문이죠. 그런데 이 현상을 반대로 만들 수도 있어요. 공기의 진동을 와인잔에 전달시켜 와인잔을 흔드는 거죠. 이때 ‘고유진동수’를 이용하면 와인잔을 크게 흔들어 깰 수도 있답니다.

어떤 물체에 충격을 주면 그 물체는 자신만의 진동수대로 진동해요. 이를 고유진동수라고 부르지요. 그런데 고유진동수와 같은 진동수를 갖는 소리를 물체에 들려 주면 물체는 더 크게 진동하기 시작한답니다. 물체의 진동과 소리의 진동이 합쳐져 더 큰 진동이 만들어졌기 때문이에요. 이 현상을 ‘공명’이라고 불러요. 흔들리는 그네를 밀어 주면 그네가 더 크게 흔들리는 것과 같은 원리랍니다.

와인잔을 손가락으로 살짝 치면 고유진동수로 진동하면서 특정한 높이의 음을 내요. ●절대음감을 가진 사람들은 음의 높이를 아주 정확하게 알 수 있어요. 그래서 와인잔을 몇 번 쳐보면 이에 맞는 음을 목소리로 낼 수 있지요. 결국 와인잔이 목소리와 공명하게 만들어 진동을 통해 와인잔을 깰 수도 있답니다.

2011년 7월, 서울에 있는 한 고층 건물에서 심한 진동이 발생해 사람들이 대피하는 사고가 벌어졌어요. 대한건축학회의 조사 결과, 이 진동의 원인이 체육관에 있었던 것으로 밝혀졌답니다.

이날 체육관에서는 수십 명의 사람들이 모여서 태권도와 에어로빅을 결합한 운동인 ‘태보’를 하고 있었어요. 음악에 맞춰 많은 사람들이 일정한 박자로 발을 구르고 있었던 거죠. 이때 발을 구르는 간격은 1초에 2.7번이었어요. 그런데 하필이면 이 간격이 건물이 가지고 있는 고유진동수와 같았답니다. 사람들이 발을 구르는 동작이 건물의 진동과 합쳐져 건물을 흔들 정도의 진동으로 커진 거예요.

이처럼 공명 현상은 건물을 흔들 정도의 위력을 발휘하기도 해요. 하지만 대부분의 건축물은 이런 진동을 견딜 수 있도록 설계되기 때문에 건물이 무너질 걱정은 하지 않아도 된답니다.

공명 현상은 생활에서 유용하게 쓰여요. 대표적인 예가 ‘라디오’랍니다. 우리가 라디오의 다이얼을 돌리는 건 라디오 전파의 진동수를 바꾸는 거예요. 한편, 방송국들은 각자 특정한 진동수의 전파에 소리를 담아전국에 퍼뜨리지요. 우리가 라디오에서 선택한 전파 진동수와 방송국에서 보내온 전파 진동수가 일치할 때에만 공명이 일어나면서 라디오에서 소리가 난답니다.

공명 현상은 병원에서 몸속의 비정상적인 세포를 찾을 때에도 이용돼요. ‘자기공명영상장치(MRI)’로 몸속 수소 원자를 공명시키거든요.