와인잔 깨기 실험동영상

* 와인잔의 고유진동수와 같은 진동수를 계속 발생시켜 공명현상을 일으키는 동영상...

와인잔이 심하게 요동치며 깨집니다.

 

 

아주 강한 음을 유리에 대고 발산하면 유리가 진동하다가 깨진다는 예기를 들은 적이 있을 것이다. 이런 현상은 강제 진동 공명이라는 현상 때문에 나타나는 것이다. 강제 진동 공명이란 그네를 뒤에서 밀어주는 것과 같은 원리이다.

처음 몇번 그네를 뒤에서 밀면 그리 멀리 나아가지 않는다. 하지만, 그네의 흔들림에 잘 맞춰서 적절한 시기에 가볍게 밀면 그네가 흔들리는 폭이 증가하면서 별로 힘들이지 않고 큰 폭으로 그네를 밀 수 있다.

그네의 흔들리는 폭을 진폭이라 하고 그네가 한번의 왕복을 하는데 걸리는 시간을 진동수라고 한다. 추의 길이가 일정할 경우 진폭이 크던 작던 진동수는 같다.(갈릴레이가 발견한 현상) 아주 힘껏 그네를 밀면 진폭이 매우 커지지만 진폭이 작게 흔들릴 때와 왔다갔다 하는데 걸리는 시간은 같다. 그네를 효과적으로 밀려면 진동수에 잘 맞춰 밀어야 한다. 그네가 미는 사람으로 다가오는 중에 힘차게 그네를 밀려고 들면 그네가 밀리기는 켜녕 되려 진폭이 줄어든다. 그네가 미는 사람에게 최대한 가까이 와서 정점에 섰을 때(진동수에 맞춰) 강한 힘으로(진폭을 최대화하여) 밀어야 잘 밀어진다.

이것을 소리와 비교한다면, 소리의 크고 작음을 그네의 진폭이라 할 수 있다. 아주 큰 소리라는 것은 진폭이 큰 소리라는 말이다. 음정이 고음이다 저음이다 라는 것은 진동수와 관계되는 말이다. 피아노 건반에서 도와 미를 비교할 때 미는 도 보다 소리가 큰 것이 아니고 진동수가 빠른 소리인 것이다.

유리컵을 젓가락으로 살짝 두드린다. 그럼 땡하는 소리가 날텐데 그 때 나는 소리의 진동수를 잘 기억해 둔다. 유리컵이 그런 소리를 내는 것은 유리컵의 유리가 그 정도의 진동수를 내면서 떨리는 것을 말한다. 매우 섬세한 관찰을 하면 젓가락으로 유리컵을 두드리는 순간부터 컵의 표면이 가늘게 떨리는 것을 볼 수 있다. 마치 그네를 앞뒤로 밀듯 유리잔이 떨리는 것이다.

유리잔이 내는 소리는 유리잔의 고유진동수라고 할 수 있다. 그 정도의 떨림에 해당하는 음정의 소리를 내는 것이다. 이것과 동일한 진동수의 음으로 매우 큰 소리(그네를 새게 미는 행위)를 지르게 되면 유리잔의 떨림이 매우 커지다가 유리잔이 견디는 능력을 벋어나면 깨지게 되는 것이다. 실제로 스피커를 이용해 이 실험에 성공한 사람의 말에 의하면 유리잔이 깨지기 직전 떨림이 0.5센티미터 정도 였다고 한다.

그러나, 실제로 이런 일을 해낸 사람은 아직 없다. 성량이 매우 풍부했던 엔리코 카루소가 이런 일을 한 적이 있다고 하는 사람이 있지만 사실 헛소문에 불과하다.
미국의 메모렉스라는 테이프 회사가 자사의 테이프를 선전하기 위해 이런 실험을 한 적이 있다. 엘라라는 성악가가 매우 고음의 노래를 부르도록 하였을 때 유리잔이 깨어졌고 메모렉스 테잎으로 녹음한 엘라의 노래를 유리잔에 대고 틀었을 때 유리잔이 깨어졌다. 그래서, 그들의 테잎이 매우 우수하다는 것을 보였지만 사실 이 선전은 조작된 것이었다.

아직까지 목소리로서 유리잔을 깬 사람은 역사상 없다고 알려져 있다.