파동(wave)과 에너지 운반

파동(wave)과 에너지 운반

 

 

 

고요한 수면에 돌을 던지면 돌이 떨어진 곳을 중심으로 하여 수면에 진동이 일어나고 이 진동이 사방으로 퍼져나가는 것을 볼 수 있습니다.

 

흔히 볼 수 있는 평범한 이 현상을 슬로우 모션 방식으로 자세히 들여다보겠습니다.

 

돌이 수면에 떨어지면 떨어진 부분의 물이 돌에 밀려서 낮아집니다.

그 다음 순간, 이 낮아진 곳을 메우기 위해 사방에서 물이 밀고 들어옵니다.

그래서 돌에 의해 낮아졌던 곳은 원래 수위와 같게 됩니다.

그런데 밀고 들어오는 물의 관성 때문에 원래 수위를 벗어나서 오히려 높아집니다.

이번에는 이곳의 수위가 높아졌기 때문에, 주위에 수위가 낮은 곳이 만들어지고,

이 낮은 곳에 다시 주위에서 물이 밀고 들어갑니다.

 

이런 식으로 수면의 각 점은 높아졌다 낮아졌다가 하는 진동을 하게 되고

이 진동이 사방으로 퍼져 나갑니다.

이것이 물결파가 발생하는 이유입니다.

 

이와 같은 현상이 일어나려면 물질 내의 일부분에 변형이 일어났을 때,

이 변형을 원상태로 되돌아가게 하여 균형을 유지하려는 복원력이 작용해야 하며,

또 균형의 위치를 넘어서게 하는 관성이 있어야 합니다.

 

이와 같이 물질 내의 한 곳이 평형의 위치에서 벗어나면,

복원력과 관성에 의해 그곳에 진동이 일어나고,

이 진동이 주위의 다른 부분에 전달되는 현상을 파동이라 합니다.

그리고 파동을 전달시키는 물질을 매질이라 합니다.

 

물결파의 매질은 물이고,

소리는 공기의 진동이 전달되는 현상이므로 소리의 매질은 공기입니다.

 

중요한 점은, 파동은

매질의 한 곳에서 일어난 진동이 인접한 다른 부분에 차례로 전달되는 방식을 통해 에너지를 한 곳에서 다른 곳으로 운반합니다.

즉 파동이 전달될 때 매질은 이동하지 않고 제자리에서 진동만 하고 에너지를 인접한 매질에 전달합니다.

이것은 입자가 한 곳에서 다른 곳으로 직접 에너지를 가지고 가는 방식과는 전혀 다른 방식입니다.