(과학) '소리 세기의 지각'-지문 해설, 대비 28문제(2024학년도 수능특강)

 

 

※ 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.

 

귀가 아플 정도로 시끄러운 소리가 있는가 하면 들릴 듯 말 듯 작은 소리도 있다. 큰 소리는 강한 소리이고 작은 소리는 약한 소리이다. 소리가 크고 작은 정도를 소리 세기라고 한다. 소리 세기는 소리가 전달하는 단위 시간당 에너지에 따라 달라진다. ㉠소리 세기는 W/m(제곱미터당 와트)라는 단위를 써서 나타낸다. W(와트)는 단위 시간당 전달되는 에너지의 단위로, 1W는 1초에 1J(줄)의 에너지 전달을 의미하므로 1W/m는 1초에 1제곱미터당 1J의 에너지를 전달하는 소리 세기를 의미한다. 소리는 매질에 일으키는 압력 진동의 일종인데, 큰 소리일수록 단위 시간당 단위 면적에 큰 진폭의 압력 진동을 일으킨다.

 

우리는 소리의 세기를 어떻게 인식하는 것일까? 소리가 귀로 들어오면 고막을 진동시키고 그 진동은 청소골을 통해 난원창을 진동시킨다. 난원창의 진동은 달팽이관 내부의 림프액에 압력 진동을 일으키고, 림프액의 압력 진동은 기저막을 진동시켜 그 진동을 코르티 기관의 청세포가 감지하게 된다. 이때 림프액의 압력 진동의 진폭, 즉 압력 진폭이 사람이 지각하는 소리 세기를 결정하게 된다. 사람에게는 소리 세기를 인식하는 상한과 하한이 있다. 상한을 넘으면 소리가 너무 커서 소리가 들리기보다는 소리를 고통으로 느끼고 심하면 청각이 손상될 수 있으며, 하한보다 작으면 소리가 너무 작아서 들리지 않는다. 소리 세기의 상한과 하한은 진동수에 따라 달라진다. 이는 특정 진동수에 반응하는 코르티 기관의 민감도에 차이가 있기 때문이다. 진동수는 단위 시간당 진동하는 횟수로 단위는 Hz(헤르츠)를 사용한다. 소리의 진폭이 소리의 세기를 결정하는 반면, 소리의 진동수는 소리의 높낮이를 결정한다. 진동수가 크면 높은 음이 되고 진동수가 작으면 낮은 음이 된다. 일반적으로 1,000Hz의 소리에서 상한과 하한은 가장 간격이 크다. 대략 상한은 1W/m이고 하한은 10W/m이다. 사람은 이렇게 소리 세기 감각의 폭이 넓다. 음악에서 활용하는 소리 세기의 범위는 통상적으로 1,000Hz에서 10W/m  10W/m 사이이다. 다시 말해서 악기가 가장 큰 소리를 낼 때는 가장 작은 소리를 낼 때에 비해 단위 시간당 단위 면적에 10÷10=10, 즉 100만 배나 많은 에너지를 전달해 주고 있는 것이다.

 

일상생활에서 사람에게 중요한 것은 소리 세기의 차이에 대한 인지이다. 식별 역은 같은 종류의 두 자극의 차이를 변별하는 데 필요한 자극 차이의 최소량을 의미한다. 소리 세기가 커지면 소리 세기의 식별 역도 커진다. 다시 말하자면 강한 소리에서는 소리 세기의 차이가 커야 소리 세기의 차이를 감지할 수 있고, 약한 소리에서는 소리 세기의 차이가 작아도 소리 세기의 차이를 감지할 수 있다. 이렇게 사람이 감지할 수 있는 소리의 범위가 넓고, 소리 세기의 식별 역이 소리 세기에 비례하기에 W/m와 같은 단위는 인지되는 소리 세기를 표현하기에 적절하지 않다. 그래서 넓은 범위의 소리 세기를 좁혀서 표현해 주기 위해 W/m를 단위로 표현된 소리 세기에 밑을 10으로 하는 로그를 취하여 ‘소리 세기 수준’(IL)이라는 물리량을 다음과 같이 정의한다.

(과학) 소리 세기의 지각-28문제(2024 수특 독서 개념 학습 3 대비)

 

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[해설]

소리 세기의 지각

{해제}

이 글은 소리 세기의 지각에 대한 이해를 위해 소리 세기, 소리 세기 수준, 시끄러운 정도의 개념을 소개하고 있다. 소리 세기는 단위 시간당 단위 면적에 전달되는 에너지에 해당한다. 소리는 매질에 일으키는 압력 진동으로, 소리가 귀로 전달되면 귓속의 달팽이관 안의 림프액에 진동을 일으키고 그것을 청세포가 감지하는데 이때 압력 진폭이 소리 세기를 결정한다. 사람이 감지하는 소리 세기에는 상한과 하한이 있는데 그 값은 진동수에 따라 달라진다. 사람에게 인지되는 소리 세기를 편리하게 나타내기 위해서 소리 세기에 로그를 취한 소리 세기 수준이라는 개념이 쓰이는데 그 단위는 데시벨이다. 그런데 같은 소리 세기 수준을 갖는 소리더라도 진동수가 높을수록 시끄러운 정도는 더 커져 더 시끄럽다고 인식하게 된다.

 

 

{주제}

소리 세기, 소리 세기 수준, 시끄러운 정도의 개념상의 차이

{구성}

•1문단: 소리 세기의 의미

•2문단: 소리 세기의 상한과 하한

•3문단: 소리 세기 수준의 의미

•4문단: 진동수에 따라 달라지는 시끄러운 정도

 

 

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