일상 속 과학 이야기

Q 돌아가는 선풍기를 보고 말을 하면 목소리가 떨리듯 들리는 이유는 뭔가요.
A 선풍기를 보고 말을 할 때 2가지 현상이 일어납니다. 첫째, 말을 할 때 소리의 일부가 선풍기 날개에 부딪혀 반사돼 돌아오고, 일부는 계속 앞으로 진행해 목소리가 떨리는 것처럼 들립니다. 둘째, 선풍기 날개에 부딪힌 뒤 선풍기 바람을 타고 돌아오는 소리의 속도가 빨라지면서 입에서 나오는 소리와 간섭을 일으킵니다. 이때 두 소리의 미세한 속도 차이로 울림현상이 일어납니다. 소리는 파동(음파)으로 매질의 종류와 상태에 따라 진행속도가 달라집니다. 음파의 속도에 따라 진동수가 달라질 수 있는데, 음파의 진동수가 달라지면 소리의 높낮이도 달라집니다.(진동수가 높을수록 높은 음이 됩니다.) 예를 들어 공기 중에서는 음파가 초속 340m로 이동하고, 물에서는 초속 1500m로 이동하므로 두 매질에서 목소리가 다르게 들립니다. 같은 매질이라도 공기 중에서 바람이 부는 속도나 방향이 변하면 음파의 속도가 달라지며 목소리가 다르게 들릴 수 있습니다. 그 밖에도 같은 속도를 가진 2개 이상의 음파가 겹치면 파동의 위상 차에 따라 보강·상쇄간섭이 일어나 소리가 커지거나 작아지기도 합니다.

Q 범인을 공개 수배할 때 붙이는 몽타주는 어떻게 그리나요.
A 몽타주는 범인을 신속하게 검거하기 위해 범죄현장을 본 목격자가 진술하는 대로 범인의 얼굴을 그리는 그림입니다. 예전에는 손으로 그렸지만 95년부터 컴퓨터 프로그램을 사용하고 있습니다. 한국인의 얼굴을 분석하고 인물의 나이별 변화 평균치를 형상화한 데이터베이스를 활용하는 것입니다. 몽타주를 만들 때는 목격자에게 눈·코·입 등 부위별로 미리 입력된 자료 1만1천여 개를 보여주고 용의자와 가장 비슷한 생김새를 고르게 합니다. 제일 먼저 용의자의 얼굴형을 고른 다음 머리 스타일을 선택한 뒤 눈, 코, 입, 귀 등의 순서로 고르게 하여 기본 얼굴형을 만듭니다. 얼굴이 완성되면 안경 같은 장신구를 씌워 몽타주를 완성합니다. 몽타주 제작자는 대화를 통해 목격자가 심리적으로 안정할 수 있도록 도운 뒤 몽타주 제작작업을 하며 최면으로 목격자의 기억을 되살리는 경우도 있습니다. 목격자가 사건을 흑백영상으로 떠올리면 얼굴 특징을 더 잘 기억할 수 있기 때문에 몽타주는 대부분 흑백으로 그립니다.

Q 연필심은 강도에 따라 HB, B, 2B로 구분되고 가격차가 3~5배나 납니다. 연필심의 강도를 어떻게 조절하나요.

A 연필심은 흑연과 점토를 물로 반죽해 만들기 때문에 점토의 비율로 연필심의 강도를 조절할 수 있습니다. 일반적으로 연필심에서 흑연 비율이 높을수록 탄소함량이 많아 색은 진하지만 강도는 무른 편입니다. 탄소가 종이에 잘 흡착될수록 글자의 색이 짙어지기 때문입니다. 반대로 점토의 비율이 높으면 색이 연하고 단단해집니다. 연필심의 강도를 알파벳 H(Hard)와 B(Black), 숫자로 표시하는데 H는 단단한 정도를 뜻하고 B는 무른 정도를 말합니다. 연필심을 가장 단단한 순서부터 무른 순서대로 나열하면 10H’…2H’H’HB’B’2B…’8B로 10H가 가장 단단하고 8B가 가장 무릅니다. 학생들이 흔히 쓰는 연필심은 H, HB, B 세 종류인데 B가 H보다 색이 진하고 강도는 낮습니다.