즐거운 인생, 즐거운 물리

그림 : http://www.mediacollege.com/audio/microphones/dynamic.html

http://www.mediacollege.com/audio/microphones/condenser.html

먹어도 되는 물방울

 적정기술로 소개된 먹어도 되는 물병이 소개된적이 있다. 물을 가지고 다닐때 페트병에 담아 다니는데 환경오염의 문제를 해결하고자 포장까지 먹을수 있게 한다는 목적이다. 만드는 방법을 보니 화학실험에서 많이 하는 분자요리 망고 캐비어를 만드는 방법과 같다.

 포장이라는것은 외부의 오염으로부터 물질을 보호하는데 먹는 부분 자체가 외부의 오염으로부터 노출이 되어있다는 것이 문제가 있지만 다른분야에 활용하는 등 응용방법은 많을 것 같다. 소스를 이렇게 방울로 만들어서 정량을 사용할 수 있게 하는 방법 등으로 활용하면 좋을 것 같다. 또한 찢어지기 쉬워 포장의 목적달성에 조금 부족한 점이 있지만 '먹어도 되는' 포장이라는데에 많은 장점이 있다.

 시계의 모든 부품이 중요하겠지만 아무래도 시계 본연의 임무로 보았을때는 밸런스 휠이 시계의 진동수를 결정하기 때문에 밸런스 휠이 제일 중요하지 않을까?  시계마다 다르지만 보통 초당 2,5,6,10번 진동한다. 이때 진동수는 밸런스 휠의 관성능률과 스프링의 탄성계수(회전)에 의해 결정된다. 

아래 영상에 나오는 시계 밸런스 휠의 진동수를 찾아 보았다. (태그호이어 홈페이지)

 Balance frequency: 28,800 vibrations per hour (4 Hz)

그러면 초침도 1초에 4번 움직일것이라 생각하고 고속촬영을 해보았다.

 예상과는 달리 1초에 4번이 아니라 8번 움직인다. 왜그럴까 한참을 생각하다 위의 원리 영상을 다시보니 그 이유를 알수 있었다.

 자기공명영상은 강한 자기장 속에 넣고 우리 몸에 있는 수소원자핵들을 공명시켜 이때 원자핵에서 발생하는 전자기파를 검출하여 인체 구조의 영상을 얻어낸다.

 강한 자기장을 발생시키고 자기장을 변화시키면서 영상을 얻어내기 때문에 검사실 내부에 금속물질이 있으면 전자기 유도에 의해 금속물질에 전류가 발생할 수 있다. 이때 전류에 의해 금속물질에 열이 발생하고 사람이 화상을 입을 수도 있다. 그래서 자기공명영상실에는 금속물질의 반입을 엄격히 제한한다.

[친절한 팬텀 씨]Q: 오케스트라는 왜 무대서 ‘음’ 맞추나

원문 : http://news.donga.com/3/all/20100819/30600831/1 

오케스트라 연주회에 가면 관현악단이 무대에 등장한 뒤 음을 맞추는 것을 보게 됩니다. 무대 뒤에서 미리 맞추지 않는 것은 일종의 ‘의식’ 차원인가요. 음을 맞출 때 굉장한 ‘불협화음’이 일어나는데 음 맞추기에 절차가 있나요.(남지운·17·서울 영등포구 여의도동)

A: 현악기, 온도-습도 따라 음높이 변해 현장서 튜닝

오케스트라가 무대에 나와서 음을 맞추는 것은 악기가 무대로 나오는 순간 음높이가 변하기 때문입니다. 특히 현악기의 경우 온도와 습도에 민감해 공간이 바뀌는 것 자체가 튜닝(음 맞추기)의 이유가 됩니다.

튜닝의 절차는 복잡하지 않습니다. 먼저 목관악기인 오보에가 A(라)음을 길게 불면 바이올린을 비롯한 현악기가 먼저 음을 맞추기 시작하고 곧이어 목관악기, 음량이 큰 금관악기와 타악기 중 유일하게 음높이가 정해져 있는 팀파니가 소리를 맞춥니다. 관악기의 경우 연결부를 빼거나 넣어 관의 길이를 조절하는 식으로 소리를 맞춥니다.

많은 사람이 ‘왜 유독 오보에에 소리를 맞추지’라는 의문을 가집니다. 꼭 오보에가 아니면 안 된다는 이유는 없습니다. 그러나 음높이의 기준이 될 수 없는 악기를 하나씩 ‘빼나가다’ 보면 오보에가 남게 되는 거죠. 먼저 현악기의 경우 자기 자신의 음높이가 잘 변하기 때문에 기준이 될 수 없습니다. 금관악기는 세게 불면 어느 정도 음이 높아지는 경향이 있는 데다 남들이 소리를 다 맞출 때까지 오래 한 음을 끌기도 힘이 듭니다. 그러다 보니 목관악기 중 하나가 기준이 돼야 하는데 바순은 소리가 너무 낮고 플루트는 소리가 또렷이 집중되기보다 부드럽게 퍼지는 특징이 있습니다. 결국 클라리넷과 오보에가 남는데 클라리넷은 모차르트 시대에야 오케스트라에 끼어들게 된 ‘후배’ 악기죠. 게다가 오보에 소리는 한층 또렷하게 다른 악기의 소리들과 구분됩니다. 그래서 오케스트라 기준음의 영예는 오보에가 차지하고 있습니다.

그렇지만 이런 오보에도 기준을 양보하는 ‘지존’ 악기가 있습니다. 피아노 협주곡을 연주할 때는 먼저 악장(콘서트마스터)이 피아노의 A음을 ‘땅’ 하고 치면 오보에가 그 소리에 맞추고 이어 모든 악기가 이 소리에 음높이를 맞춥니다. 왜 피아노를 오보에에 맞추지 않느냐고요? 피아노의 음높이를 새로 맞추려면 88개 건반마다의 음을 모두 건드려야 하기 때문이죠.

음을 맞추는 기준이 다른 국악기와 양악기가 합주할 때는 어디에 음을 맞추느냐는 질문을 하는 분도 있습니다. 최근에는 양악기와 합주할 수 있도록 음높이를 양악기에 맞춘 국악기가 많이 나와 있습니다. 반면 국악기에 음높이를 맞춘 양악기는 찾기 힘드니 국악기가 양보해야 하는 것이 어쩔 수 없는 현실입니다.

 소라를 귀에 가져다 대면 바다소리가 난다. 바다에 살던 소라라서 바다소리가 나는 감성적인 생각도 할수 있겠지만 사실 바다소리의 정체는 주변의 잡음이 증폭된 결과이다. 물리가 자연의 아름다움을 깨버리는것 같지만 원리를 이해하고 응용하면 더 아름다운 소라 소리를 들을 수 있지 않을까?

 우리 주변에는 조용한 것 같지만 사실 높은 소리, 낮은소리 등 여러 소리가 나고 있는 중이다. 길쭉한 관 안쪽으로 이 소리들이 들어가면 관의 고유한 진동수의 소리가 증폭되는 현상이 일어난다. 이 현상을 공명 이라고 한다. 공명은 관의 특성에 따라 다르다. 관의 길이가 길면 낮은소리가, 관의 길이가 짧으면 높은소리가 난다. 이를 이용한것이 관악기이다. 관악기들은 구멍을 열었다 닫았다 하거나(플룻,리코더) 관의 길이를 조절하면서(트럼펫,트럼본)음의 높낮이를 조절한다. 관의 길이가 가장 주요한 음의 높낮이 요소이고 다른 요소들도 음의 높낮이에 영향을 준다. 관의 지름이 클수록 낮은소리가 나게 되는데 이를 관구효과 라고 한다. 온도가 높을수록 소리의 속도가 빠르게 되어 높은 소리가 난다. 온도에 따라 음의 높이가 달라지기 대문에 연주자들은 연주 장소에서 튜닝을 다시 해야한다.

기타줄을 튕기면 기타 줄이 매어있는 양쪽 끝은 진동을 하지 못하는 상태로 진동을 한다. 또한 진행하던 파동이 양쪽 끝에서 진동이 반사되어 줄에서 진동이 중첩되어 진폭이 커지는데 이러한 현상을 정상파라고 한다. 정상파가 생성되는 원리와 줄, 개관, 폐관에서 정상파, 그리고 관악기에서 구멍의 여닫힘에 따른 유효관길이(이론적으로는 관의 길이에 비례하여 파장이 결정되지만 관구효과로 인해 관의길이보다 약간 긴 파장이 생긴다. 이것을 보정한 관의 길이를 유효관길이라고 한다.)를 그림과 같이 나타낼 수 있다.

http://projects.kmi.open.ac.uk/role/moodle/mod/page/view.php?id=1126

Ⅰ통합

Ⅱ역학

1.측정

2.힘과운동

3.역학적에너지

4.운동량

5.회전

6.평형,탄성,중력

7.유체

8.열역학

Ⅲ전자기학

1.전기장

2.자기장

3.전자기유도

4.전자기파

5.회로,전력,전기에너지

Ⅳ파동광학

1.진동,파동기초

2.색채인식,상

3.간섭,굴절,회절

4.빛알

Ⅴ현대물리

1.상대성이론

2.고체전도성,신소재

3.핵물리

4.기본입자

Ⅵ기타

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