21C. Teachers of Science

미국 인디언의 통통북은 속이 빈 원통의 양쪽에 가죽을 대서 만들었다. 북을 연주할 때 한쪽 면만 두드리지만 양쪽 가죽이 다 진동을 한다. 그런데 두 면이 항상 진동하고 있는 것이 아니라 어느 한쪽 가죽이 거의 정지한 상태로 있는 순간이 거의 주기적으로 찾아온다. 진동에너지가 이쪽 가죽 면에 있다가 다른쪽 가죽면으로 전달되고 다시 이쪽 가죽 면으로 전달되는 과정이 반복되고 있는 것이다. 왜 이런 현상이 일어날까? 아래 위의 가죽 면이 거의 같은 모양으로 진동해야 하지 않을까? 진동에너지가 두 가죽 면 사이로 왔다갔다 전달되는 주기는 어떻게 구해질까? 한쪽 면이 진동하고 반대는 진동하지 않는 것을 생각해보자. 진동하는 면은 사이에 있는 공기를 밀어냄으로써 반대쪽을 자극한다. 두번째 면이 진동하기 시작함에 따..

젖은 손가락으로 가장자리를 문지르면 왜 포도주 잔은 노래를 부를까?유리를 떨게 하는 것은 정확하게 무엇이고 또 왜 손가락은 젖어야 할까?음의 높이는 어떻게 결정될까?가장자리의 진동은 종파일까 횡파일까?마지막으로 포도주 잔의 진동의 배(antinode)에 해당하는 부분은 왜 손가락 위치에서 45도 뒤의 위치에 있을까? 손가락은 세로진동, 즉 가장자리 둘레를 따르는 진동을 발생시킨다. 가장자리는 또한 가장자리에 수직한 가로로도 진동한다. 이 두번째 진동은 액체 안팎으로 운동하는 유체운동의 원인이 된다. 가로 진동과 가로 진동으로 인한 유체운동의 배는 세로진동의 배로부터 45도 각도이다. 손가락의 위치는 반드시 세로 운동과 그로 인한 세로 배의 최대에 위치해야 하므로 유체 운동은 손가락 뒤의 45도의 배여야 ..