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바로 옆에 있지 않은 사람과 비밀스런 얘기를 나누려면 휴대폰을 이용하면 된다.그러나 휴대폰이 없다면? 자신들만의 전화기를 만들면 이 문제를 해결할 수 있지 않을까.

어느날 슬기와 모험이에게 발신지가 없는 쪽지가 전해진다.

쪽지의 내용은 다음과 같았다.

“슬기와 모험이를‘하룻밤의 비밀’파티에 초대합니다. 이 파티는 하룻밤 동안 둘씩 짝을 지어 문제를 푸는 파티입니다. 이 문제를 풀면 당신들에게는 커다란 행운이 기다리고 있습니다. 그러나 풀지 못하면 영원히 그곳에 머물러야 합니다.

당신들은 하룻밤 동안 철저하게 외부와 단절된 상태로 이 공간에 머물러야 합니다. 또한 당신들 각자도 마주보는 서로 다른 방에 격리되게 됩니다. 당신들이 있을 방에는 단지 서로의 얼굴을 볼 수 있을 정도 크기의 구멍이 있습니다. 이 구멍을 통해 서로 대화하는 소리가 들리면 안됩니다. 그리고 종이 쪽지를 보여줘도 안됩니다. 바로 옆방에도 같은 문제를 놓고 푸는 다른 사람들이 있기 때문입니다.

이 안에서 하룻밤 동안 둘은 여러개의 문제를 풀어야 합니다. 그 결과를 아침해가 뜨기 전에 맞춰볼 수 있는데, 이때 서로 다른 답이 나오면 영원히 이 공간에 머물러야 합니다. 이 은밀한 초대에 응하겠습니까. 원한다면 xx일 xx시 xx분에 xx골짜기로 오세요. 소지품으로 뭐든 가져와도 좋지만 휴대폰이나 무선통신 장치는 안되겠죠.”

이 쪽지를 읽은 슬기와 모험이. 호기심으로 가득 찬 슬기와 모험이는 서로의 얼굴을 쳐다본 것만으로도 이상한 초대를 받아들일 것을 알 수 있었다.

같은 문제를 놓고 서로 다른 답이 나오지 않으려면 어떻게 해야 할까. 슬기와 모험이는 각자 파티에 가기 전까지 갇힌 방에서 다른 사람에게 들리지 않도록 교신할 수 있는 방법을 생각해내기로 한다.

슬기와 모험이는 어떤 아이디어를 제시할까.

어드벤처 1 모험이의 아이디어 페트병 전화기
어드벤처 2 슬기의 아이디어 풍선 전화기

왜 그럴까?!

소리는 어떻게 들릴 수 있을까

소리는 물체의 진동에 의해 만들어진다. 바이올린, 가야금과 같은 현악기는 현이 진동해 소리가 나며 대금, 플루트와 같은 관악기는 입을 대고 부는 지점에서 공기 기둥이 진동하면서 소리를 낸다. 또 사람의 목소리는 성대의 떨림으로 만들어진다.

이처럼 소리는 공기같은 물질이 진동하기 때문에 가능하다. 만약 우리가 사는 곳이 진공상태라면 우리는 아무 소리도 들을 수 없다. 그 이유는 소리를 전달하는 물질, 즉 매질이 없기 때문이다. 소리의 매질은 공기와 같은 기체뿐만 아니라 고체와 액체도 속한다.

소리는 왜 공기보다 용수철에서 더 빨리 전달될까

소리가 전파되는데는 시간이 걸린다. 이는 번개를 본 후 시간이 좀 지나야 천둥소리가 들리는 경험을 통해 쉽게 알 수 있다.

소리의 속력은 바람, 온도, 습도 등 주위의 환경조건에 따라 달라진다. 예를 들어 온도가 0℃이고 건조한 공기의 경우 소리는 1초에 약 3백30m, 1시간에 약 1천2백㎞ 를 진행한다. 차가운 공기보다 따뜻한 공기에서 공기 분자가 더 빨리 움직이므로 소리의 속력도 빨라진다. 0℃에서 온도가 1℃씩 올라갈 때마다 1초에 0.6m씩 속력이 증가해 20℃에서 소리의 속력은 3백40m/초가 된다.

또 소리는 전달되는 매질에 따라서도 속력이 달라진다. 물 속에서는 공기에서보다 약 4배, 강철에서는 약 15배 빠르게 이동한다. 전달속도는 대체로 기체보다 액체에서, 액체보다 고체에서 더 빠르다. 철길에서 귀를 땅에 대고 선로에서 나는 소리를 들으면 멀리서 달려오는 기차소리는 철도를 통해 전달되기 때문에 공기를 통할 때 보다 더 빨리 들을 수 있다.

용수철을 통해 들리는 소리는 왜 동굴 속의 메아리 같을까

동굴에서 소리를 내면 그 소리의 일부는 듣는 사람에게로 직접 이동하는데, 이를 직접음이라고 부른다. 나머지는 벽과 천장 그리고 바닥 등을 때린다. 그 표면에서 소리에너지의 일부는 흡수되고 일부는 통과되며 동굴 안으로 다시 반사되기도 한다. 반사된 소리는 직접음보다 나중에 들리기 때문에 여러 표면에 반사돼 들리는 소리는 약간의 시간차로 마치 원래 소리가 반복돼 들리는 것처럼 느껴진다. 이것을 메아리(에코)라고 한다.

용수철을 따라 전해진 소리는 용수철의 경계면에서 계속 반사되기 때문에 동굴소리처럼 메아리가 들린다. 그런데 용수철을 페트병 안에 넣으면 소리 반사가 용수철 경계면뿐 아니라 페트병 통 속에서도 반사돼 구불구불한 용수철을 타고 울리면서 전해지기 때문에 귀가 멍멍할 정도로 더 큰 메아리 소리를 내게 된다.

풍선 전화기는 어떻게 소리를 전파할까

소리는 풍선 안쪽 벽에서 계속 반사하며 전파된다. 표면으로부터 반사되는 소리에너지는 표면이 매끈할 때 더 크고 표면이 거칠 때 작다. 따라서 풍선의 안쪽 벽 표면이 매끄러울수록 소리의 반사는 좀더 잘 이뤄진다.

방이나 강당 또는 연주회장의 벽은 매끄러울수록 소리 전달에 좋을까. 방이나 강당 또는 연주회장의 벽이 소리를 너무 잘 반사시키면 소리가 변질되고, 너무 흡수하면 소리가 줄어들어 활력을 잃는다. 따라서 이런 점을 모두 고려해 조화를 이루도록 벽을 설계해야 좋은 소리를 들을 수 있다. 특히 둥근 천장을 지닌 건물은 소리를 잘 반사해 원래 소리와 부딪혀 소리가 변하기 쉽다. 이런 문제를 해결하기 위해 강당에 놓는 가구는 소리 에너지를 잘 흡수하는 것으로 고른다. 또는 벽면에 주름진 커튼을 치기도 하고 벽을 올록볼록하게 만들어 소리가 반사되지 않고 흡수되게 한다. 따라서 텅빈 건물 안에서 메아리 소리가 뚜렷이 잘 들리는 것은 소리를 흡수하는 장치가 없기 때문이다.

모험이의 아이디어 페트병 전화기, 슬기의 아이디어 풍선 전화기. 모험이와 슬기는 방에 뚫린 구멍을 통해 자신들이 만든 전화기로 서로 비밀대화를 주고받을 수 있다고 생각한 것이다. 만약 독자가 이 상황에 있다면 모험이와 슬기의 전화기 중 어떤 것을 파티에 가져가겠는가.

어느 것을 가져가도 모험이와 슬기는 성공적으로 남에게 들리지 않게 얘기를 주고받을 수 있어서, 문제에 대해 같은 답을 제시할 수 있다.