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연재 기사

우리 문화재를 지킬 피리를 만들어라!

어린이과학동아 2005.10.01 19호

1592년 4월 13일 임진왜란이 발생했다. 우리나라의 자랑스런 문화재를 지키고 있다가 왜군에게 포위된 오렌지동이.

다행히도 위기의 상황이 닥치면 이순신 장군님께 피리로 신호를 보내기로 약속해 두었다. 신호를 보내려는 순간.

이럴 수가! 목에 걸고 있던 피리가 사라져 버린 것이다. 빨리 피리로 이순신 장군님께 신호를 보내야 왜군들이 우리 문화재를 파괴하는 것을 막을 수 있을 텐데….

“도와 줘, 과학해결사! 이순신 장군님께 신호를 보낼 피리를 만들어 줘!!”




종이로 쉽고 빠르게 종이피리!

위급한 순간일수록 빨리 만들 수 있는 피리가 좋겠지? 빠르고 간단하게 종이로 피리를 만들어 보았어! 준비물은 종이와 가위만 있으면 된다구!

사진처럼 종이를 4등분해서 접어 봐. 그리고 세워진 가운데 부분을 삼각형모양으로 자르는 거야. 그 다음엔 손가락 사이에 끼우고 힘차게 불면되는 거지! 정말 간단하지? 종이피리라면 빨리 만들어 신호를 보낼 수 있을 거야.




어떻게 소리가나는걸까?

종이를 불면 종이 사이의 공기 흐름이 빨라집니다. 공기의 흐름이 빨라지면 기압이 낮아지게 되는데 이런 기압의 차이로 종이가 펄럭이게 됩니다. 종이의 펄럭임으로 인해 공기가 진동하게 되고 소리가 나는 것이지요. 종이를 깊게 자를수록 높은 소리가 난답니다.

모든 소리는 진동에 의해 만들어지는 것이랍니다. 기타줄을 튕겨 연주를 하고, 성대를 떨어 목소리를 내는 것처럼 말이죠. 기타줄이나 성대의 떨림은 공기를 진동시키고 이 공기의 진동이 귀의 고막을 울림으로써 소리를 듣게 됩니다. 소리는 공기뿐만 아니라 철과 같은 고체, 물과 같은 액체 속에서도 전달돼요.

{BIMG_L14} 소리의 크기
소리의 크기는 물체가 진동하는 폭에 의해 정해지는데, 큰 소리는 진폭이 크고 약한 소리는 진폭이 작답니다. 진폭이란 그림과 같이 공기의 움직임의 크기를 말하는 것이죠. 소리의 크기는 dB(데시벨)이라는 단위를 사용한답니다.


{BIMG_L15}소리의 음색
아름다운 소리와 소음은 서로 음색이 다릅니다. 음색이란 소리가 진동하는 모양 즉, 파동의 모양에 따라 달라진답니다. 같은 도 음을 내도 사람마다 소리가 다른 이유는 서로 음색이 다르기 때문입니다.


{BIMG_L16}소리의 높이
소리의 높낮이의 차이는 소리를 만드는 물체의 진동수에 의해 정해진답니다. 진동수가 많을수록 높은 소리가 나며 적을수록 낮은 소리가 나는 것이죠. 소리 높이는 Hz(헤르츠)라는 단위를 이용해 표시합니다.


큰 소리를 내고 싶다면 호루라기가 최고야!

신호를 보내려면 큰 소리가 필요하겠지? 큰 소리를 내려면 호루라기가 최고야. 그래서 운동 경기에서나 교통경찰들도 호루라기를 사용한다구. 알루미늄 캔만 있으면 호루라기를 간단하게 만들 수 있다는사실!

준비물은 알루미늄 캔, 가위, 둥근 펜이면 충분해!
호루라기를 만들려면 알루미늄캔을 ㄱ자 모양으로 잘라 주면돼.
캔을 자를 때는 손을 베지 않게 조심해야 해.

다 잘랐으면 ㄱ자의 머리 부분을 입으로 공기를 불어 넣을 수 있게 접어 주고 ㄱ자의 아랫부분은 펜을 이용해 둥글게 말아 줘.

양옆의 구멍을 손으로 잘 막고. 자! 힘차게 한번 불어 볼까? 호루라기는 소리가 커서 먼 곳까지 신호를 보낼 수 있어!

어떻게 소리가나는걸까?

호루라기를 불면 입에서 나온 공기가 둥근 부분의 안쪽에 들어가 소용돌이가 생깁니다. 이 소용돌이가 호루라기 둥근 부분 안의 공기를 진동시켜 소리가 나는 것이지요.


다양한 신호를 보낼 수 있는 필름통 오카리나!

밋밋하게 그냥 신호를 보낼 거야? 필름통 오카리나를 이용하면 음의 높낮이를 조정해 다양한 신호를 보낼 수 있다구.
준비물은 필름통, 플라스틱 빨대, 칼, 가위, 셀로판 테이프가 필요해.
필름통의 뚜껑을 열고 입구에 빨대 너비와 2㎝ 높이의 사각형을 잘라 내. 주름진 빨대의 윗부분을 납작하게 만들어 필름통에 뚫은 구멍에 셀로판 테이프를 이용해 붙이면 필름통 오카리나 완성! 손가락이나 손바닥으로 필름통 입구의 크기를 조절하거나 필름통 뚜껑에 적당히 구멍을 뚫어 구멍을 손가락으로 막아 주면 음의 높낮이를 조절할 수 있다구!



어떻게 소리가나는걸까?
호루라기처럼 필름통 안으로 들어간 공기가 만드는 소용돌이가 공기를 진동시켜서 소리가 나는 것입니다. 필름통 입구의 크기 조절이나 필름통 뚜껑의 구멍으로 음의 높낮이 조절이 가능한 이유는 구멍을 통해 공기가 빠져나가면서 필름통 내부의 진동이 달라지기 때문이랍니다. 구멍을 많이 열면 높은 음이, 적게 열면 낮은 음이 나지요.

친구들은 소리를 어디로 듣나요? 눈이나 코, 입으로 듣지는 않아요. 바로 귀를 통해서 소리를 듣는 것이죠. 공기를 통해 전해온 소리의 진동은 귓바퀴에 의해 모아지고 외이도를 통해 고막에 전달됩니다. 고막은 공기의 진동을 받아 망치뼈와 모루뼈, 등자뼈를 통해 음파를 크게 만들어 달팽이관에 전달하지요. 달팽이관에 전달된 음파는 달팽이관 안의 코르티기관의 털세포에서 전기적 에너지로 바뀌어 청신경을 통해 뇌로 전달된답니다.

신호는 물론 노래 연주까지 플라스틱 팬파이프!

너희는 신호만 보내니? 난 노래도 연주해. 도레미파솔라시도 모두 연주 가능한 팬파이프로 신호도 보내고 평상시에는 악기로도 사용하자구.
준비물은 플라스틱 관, 마개, 자, 가위, 펜, 절연 테이프가 필요해.
각 음계에 따라 관의 길이 비율이 있단다. 이 비율에 따라 관 길이를 계산해 플라스틱 관을 자르면 돼. 도 음을 25㎝로 정한다면 레는 22㎝, 미는 20㎝, 파는 19㎝, 솔은 16.5㎝, 라는 15㎝, 시는 13㎝, 도는 12.5㎝란다. 잘라 낸 플라스틱 관 한쪽을 마개로 막고 마개의 틈을 절연 테이프로 감아 공기가 새는 것을 막아 주자.
입을 대는 입구도 절연 테이프로 감아 주면 플라스틱 팬파이프 완성!



어떻게 소리가나는걸까?
플라스틱 관 안으로 공기를 불어 넣으면 공기가 수축과 팽창을 하면서 진동을 하게 됩니다. 이 진동이 음파가 되는 것이지요.

관의 길이가 길면 파장도 길어지고 진동수도 작아지지요. 그래서 관의 길이가 길수록 낮은 음이 나온답니다.




김병영 선생님과 함께하는 목소리 분리하기!
목소리도 눈으로 볼 수 있다?! 목소리를 분리하면 눈으로도 볼 수 있답니다. 자신의 목소리와 친구의 목소리를 분리해 보고 비교도 해 보면서 진동수에 대해 알아볼까요?

목소리 분리기 만들기
① 가는 플라스틱 막대나 빨대, 가는 플라스틱 선(플라스틱 빗자루 살, 빨대를 가늘게 자른 것등), 순간접착제, 글루건, 종이컵, 가위를 준비하세요.
② 순간접착제를 이용해 플라스틱 막대에 가는 플라스틱 선을 일정한 간격으로 6에서 10개 정도를 붙입니다.
③ 플라스틱 선의 길이가 다르게 비스듬히 자른 후 막대를 종이컵 뒷면 중앙에 글루건으로 붙입니다.
④ 두 손으로 종이컵 입구를 감싸고 소리를 내 보고 목소리를 관찰해 보세요.

{BIMG_C11}

선생님이들려주는 목소리분리이야기

어때요? 관찰해 보니 많은 플라스틱 선 중 하나의 플라스틱 선만 떨리는것이 보이나요? 소리가 나면 공기가 진동해 음파가 발생하게 됩니다. 이음파가 플라스틱 선을 떨리게 하는 것이지요. 그런데 왜 여러 개의 플라스틱 선 중 하나만 떨리는 것일까요? 그 이유는 바로 소리의 높낮이에 따라 음파가 진동하는 횟수, 즉 진동수가 달라서 그렇답니다. 플라스틱 선들도 고유의 진동수를 가지고 있는데요.
목소리의 진동수와 같은 진동수를 가진 플라스틱 선이 떨리게 되는 것이지요. 이러한 현상을 바로‘공명’이라고 한답니다. 높은 소리일수록 짧은 플라스틱 선이 낮은 소리일수록 긴 플라스틱 선이 떨리지요. 친구들의 목소리를 분리해 보면 친구의 목소리가 높은 소리인지 낮은 소리인지 알아볼 수 있답니다.

고마워~, 과학해결사!

친구들이 만들어 준 피리로 이순신 장군님께 무사히 신호를 보냈어. 이순신 장군님은 우리 문화재를 파괴하려는 왜군들을 단칼에 무찌르셨지.‘ 어린이 과학동아’친구들 덕분에 우리 문화재를 지켜 낼 수 있었어. 이번에는 친구들의 아이디어로 위기를 넘겼지만 앞으로도 나쁜 사람들이 우리 문화재를 파괴하러 또올지도 몰라. 그 때도 친구들이 우리 문화재를 지켜 주어야 해. 평소에 우리 문화재에 관심을 갖고 사랑하는 것이 우리 문화재를 지키는 가장 좋은 방법일 거야.
친구들은 우리 문화재를 더욱 사랑해 줄 거라고 난 믿어. 앞으로도 나와 함께 우리 문화재를 지켜나가자구! 고마워~, 과학해결사!!

꿈과 사랑으로 미래를 열어가는 서울용동초등학교
1992년 개교한 서울용동초등학교(교장 이용근)는 서울시 노원구 중계동 불암산 자락에 자리 잡고 있습니다.

새롭게 꾸민 도서실에 10,000권 이상의 장서를 보유하고 있으며, 최신 기종의 컴퓨터를 구비한 컴퓨터실과 과학실 현대화 사업에 따른 최신 설비의 과학실을 갖추고 있어 보고 싶은 책도 맘껏 읽고 자료도 찾고 다양한 실험도 할 수 있답니다.

또한 21세기 정보화 사회를 주도해 나갈 인재 육성을 위한 컴퓨터 기능 인증제, 정보 검색대회 등을 실시하고 있으며, 방학 중에는 특기적성 컴퓨터교육을 통한 자격증반을 운영하고 있어요. 특히 용동초등학교는 창조적인 과학영재를 키워나가는 과학 영재반을 운영하고 있으며 제3회 전국창작지능 로봇대회에서는 초등종합 은상을 수상하기도 했답니다.

또한 과학 발명반을 통해 21세기 에디슨들이 발명기법과 발명품 제작에 대한 공부를 하고 있지요. 오늘도 용동어린이들은 슬기롭고·바르고·튼튼하게라는 교훈 아래 미래의 주인공으로 자라나고 있답니다.

{BIMG_C13}

댓글1

  • jiyu0719 2007-12-01 00:26

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    이런 작은것을 가지고 이런 재미있고 신기한 악기를 만든다는게 새롭고 재미있어요.

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