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소리의 높이와 크기
우리가 흔히 소리가 '낮다' 또는 '높다'라고 하는 것은 소리의 높낮이를 말하는 것입니다. 소리의 높낮이는 소리의 크기와 전혀 다른 성질입니다.
소리의 높낮이는 음파가 1초당 진동하는 회수를 말합니다. 진동수가 높을수록 '음이 높다'고 합니다. 피아노의 건반은 오른쪽으로 갈수록 높은 음이 납니다. 현악기는 줄이 얇고 팽팽할수록 음이 높아집니다.
반면, 소리의 크기는 진폭과 관계 있습니다. 소리가 '크다'라고 하는 것은 진폭이 큰 것입니다. 소리의 크기는 앞서 말한 진동수와 전혀 관련이 없습니다.
예를 들어, 고무줄의 양끝을 고정하고 가운데를 튕겨 주면 고무줄이 진동하면서 소리가 납니다. 이때 고무줄을 세게 튕겨 줄수록 큰 소리가 납니다. 고무줄을 세게 튕긴다고 해서 높은 음이 나오지 않습니다. 또, 북을 쳤을 때 북을 세게 칠수록 크게 진동하면서 소리가 크게 들립니다. 북을 세게 치면 소리는 커지지만 높아지지 않습니다.
가청 주파수와 초음파
우리가 들을 수 있는 소리의 진동수(주파수)에는 한계가 있습니다. 보통 사람들은 20Hz ~ 20kHz 사이의 소리를 들을 수 있습니다. 이 범위의 진동수를 '가청 주파수'라고 합니다. 이 범위를 벗어나는 소리는 잘 들리지 않습니다.
우리는 나이가 들수록 높은 음이 잘 들리지 않습니다. 아마도 청각기관이 노화되어 탄력성이 약해지기 때문으로 예상됩니다.
20kHz 보다 높은 음을 '초음파'라고 합니다. 보통 사람들은 초음파를 듣지 못합니다. 박쥐는 초음파를 잘 들을 수 있다고 알려져 있으며, 초음파 소리를 낼 수도 있습니다. 박쥐는 초음파를 발사한 다음, 되돌아오는 메아리를 듣고, 동굴 벽까지의 거리를 측정합니다. 자동차의 경우 뒤쪽 범퍼에 초음파 센서가 달려 있는데, 후진할 때 벽과의 거리를 측정하여 벽에 부딪치기 전, 경고음을 울려 줍니다.