목 적 : 시험관과 와인잔을 이용하여 기주 공명의 원리와 고유진동의 개념을 구분할 수 있다.
준비물 : 시험관 8개, 포스터 칼라, 스포이드, 스카치 테이프, 와인잔8개.
방 법
① 같은 크기의 시험관을 8개 준비하고, 지지대를 대고, 스카치 테이프를 이용하여 8개의 시험관을 일렬로 붙여 연결한다. 첫 번째 시험관은 빈 상태로 입으로 불어 소리를 내본다. 시험관 안의 공기가 진동을 하여 소리가 난다. 이 소리가 한 옥타브의 낮은 '도'가 되어 음계의 기준으로 하고, 두 번째 시험관부터 스포이드를 이용하여 물을 넣으면서 입으로 불어 ‘레’가 되게 하고, 같은 요령으로 세 번째부터 여덟 번째까지 시험관에 스포이드로 물을 가감하면서 한 옥타브의 음계를 완성해 나간다. 물이 들어있는 시험관에 각각 알맞은 색깔의 포스터 칼라로 색깔을 만들면 시험관 팬플룻이 완성된다.
② 적당한 나무판자에 와인잔을 실리콘 등으로 붙인다. 와인잔도 같은 요령으로 물의 양을 조절하면서 적당한 음계를 만든다. 와인잔에서 소리를 내려면 손가락을 물에 적신 후, 와인 잔 둥근 입구 주위를 빙빙 돌리며 가볍게 문질러 준다. 컵의 가장자리를 손가락으로 문지르면 손가락과 컵과의 마찰에 의해 컵이 진동을 하여 소리가 나게 된다. 처음에는 잘 안되니 끈기 있게 연습해야 한다. 손가락이 물에 약간 불으면 소리가 잘 난다.
③ 시험관과 와인잔에서 물의 양에 따라 소리는 각각 어떻게 나는가? '비행기' (미-레도레 미미미..) 나 ‘나비’ (솔미미 파레레--)등은 도레미파솔 5가지만 있으면 가능하니까 이런 곡을 연주해보자.
결 과 : 시험관에서는 물이 작으면 낮은 소리가 나오고, 물이 많으면 높은 소리가 나오지만, 와인잔에서는 그 반대의 소리가 나온다. 즉 물이 많을 때 낮은 소리가 나오고, 물이 많으면 높은 소리가 난다.
와인잔의 진동모습
원 리
① 시험관에서 소리가 나는 원리는 기주 공명의 원리로 나기 때문에 물이 적을수록 기주가 길기 때문에 낮은 소리가 나온다.
② 와인잔에서는 물이 많을수록 낮은음이 나온다. 이것은 소리가 와인 잔 안의 공기진동에 의한 것이 아님을 알 수 있다. 왜냐하면 잔 안의 공기진동에 의해 소리가 나는 것이라면, 물의 높이가 높을수록 높은 소리가 나야 하기 때문이다. 따라서 유리잔을 문지를 때 나는 소리는 와인 잔 전체가 진동하여 나오는 소리임을 알 수 있다. 와인 잔 안의 물이 많으면 잔의 질량이 크므로 진동수가 작아 낮은 음이 나오게된다.