물을 부으면 소리가 나는 이유

공기 속에서 끌려든 기포가 튀어 물을 부을 때 소리가 난다

그릇에 든 물에 높은 위치에서 물을 부으면 소리가 난다. 페트병으로 부을 때는 그다지 소리가 나지 않지만 찻주전자로 부을 때는 소리가 난다.

서울 대학교의 외국인 대학원생 부디나(Mouad Boudina)의 연구팀은 붓는 방법에 따라 소리가 바뀌는 비밀을 실험으로 밝혔다. 실험에서는 물을 채운 용기 위에서 가느다란 관으로 물을 붓고 그 모습을 고속 비디오카메라로 촬영했다. 물을 붓는 주둥이의 높이를 바꾸면서 물 형태를 관찰하고, 동시에 마이크로 소리 크기와 주파수를 측정했다.

그 결과 붓는 주둥이가 수면과 가까우면서, 물줄기의 굵기가 균일한 관 모양인 상태로 수면에 도달하는 경우는 거의 소리가 나지 않음을 알았다. 주둥이를 높게 하자 관 모양이었던 물에 주기적인 잘록한 부분이 생기면서 소리가 나기 시작했고, 더 높게 하자 수면에 이르기 전에 물이 끊기고 물방울로 나뉘면서 소리가 커졌다.

이처럼 소리가 변화하는 것은 끊어진 물이 주위의 공기를 끌어들이면서 수면에 닿기 때문이다. 물방울로 갈라진 경우는 수면 아래 로 대량의 거품이 들어가 이들이 튕겨 소리가 더 커진다.

같은 높이라도 물이 나오는 주둥이에서 흐르는 물의 지름이 굵으면 끊김이 생기지 않아 소리가 나지 않는다. 반대로 찻 주전자처럼 가느다란 주둥이에서 차를 따를 경우, 소리가 나지 않게 하는 것은 매우 어려운 일이라 할 수 있다.

 

출전: Amplitude of water pouring sound, Physical Review Fluids, 2023년 12월 21일

출처: 뉴턴 2024-04