헬륨가스를 마시면 목소리가 변하는 이유는 무엇인가요?

Question

유선방송을 통해 신기하게 봤는데

헬륨가스를 마시면 목소리가 이상하게 나왔어요.

마시면서 목소리가 변하는 이유가 무엇인지 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

흔히 헬륨 ‘도날드 덕’(DonAld Duck) 효과라 불리는 이 현상의 원인을 알기 위해선 우선 목소리의 발생과정에 대해 알 필요가 있습니다. 목소리는 폐(肺)에서 나오는 공기가 목 아랫부분에 있는 성대 중앙을 통과한 다음 발성 통로를 지나 밖으로 나오면서 만들어집니다. 성대의 긴장으로 인해 공기압력이 변화되고 성대와 그 사이의 공기가 진동해서 소리가 다양하게 만들어지게 됩니다. 이때 소리 진동수가 목소리의 높낮이를 결정하는 것으로 이러한 과정을 통해 사람마다 각기 다른 목소리를 갖게 되는 것입니다. 평균 성인의 목소리는 남자의 경우 1백30Hz, 여자의 경우 2백5Hz의 진동수를 가지고 있습니다.

목소리를변화시킬수 있는 또 하나의 요인은 입안에 있는 공기의 종류입니다. 사람이 말을 하게 되면 폐에서 나온 공기가 발성통로를 지나면서 발생되는 소리는 입안에서 공명을 하게 됩니다. 이 때 입안에서 울리는 소리의 속도는 입안에 있는 공기의 밀도에 따라 변하게 되고, 이에 따라 소리가 다른 진동수를 갖게 돼 목소리가 변하는 것입니다.

보통 공기의 경우 약 29g/㎤의 밀도를 가지고 있으며, 이 때 이 공기를 통과하는 소리의 속도는 0℃에서 약 3백31m/초입니다. 동일한 온도에서 헬륨의 밀도는 4g/㎤으로 밀도가 공기보다 낮기 때문에 헬륨을 통과하는 소리의 속도는 음속의 3배 정도인 8백91m/초가 됩니다.그러므로 입안에 헬륨이 있는 상태에서 말을 하게 되는 경우 이 소리의 주파수는 보통 공기의 경우보다 2.7배 정도 높게 돼 이 때의 목소리는 평상시보다 2.7 옥타브 높게 됩니다. 마치 도날드 덕의 목소리처럼 말이죠.

Answer 2

안녕하세요. 과학전문가입니다.

헬륨은 공기보다 밀도가 낮아 소리를 전달할때 소리의 속도가 공기중보다 2.7배 빠릅니다.

즉 헬륨을 지나 통과하는 소리는 공기를 통과하는 소리의 속도보다 2.7배 빨라 더 빨리 지나가게 되고 성대 역시 2.7배 더 빠르게 떨리며 평소보다 높은 소리가 나게 됩니다. 참고로 소리는 더 많이 떨릴수록 더 높은 소리가 납니다.

도움이 되셨으면 추천 좋아요 부탁드립니다. ^^

Answer 3

안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.

헬륨은 공기보다 밀도가 낮아 헬륨을 통과하는 소리의 속도 가 공기를 통과할 때보다 2.7배나 빨라집니다. 헬륨이 공기보다 밀도가 낮다는 것은 헬륨을 이루고 있는 물질들이 공기보다 덜 뭉쳐 있다는 뜻이에요. 그래서 소리가 더 빨리 지나갈 수 있죠. 이 때문에 성대의 진동수도 2.7배 늘어나면서 평소보다 높은 소리를 내는 겁니다.

Answer 4

안녕하세요. 박경훈 과학전문가입니다.

유사한 질문에 답을 한적이 있습니다

그 내용을 가져오면

사람마다 목소리가 다른 이유가 성대의 진동이 서로 다르기 때문입니다

진동의 수는 소리의 높낮이를, 진동의 폭은 크기를, 진동의 모양은 사람마다 다른 목소리를 결정합니다

헬륨은 공기보다 밀도가 낮아 헬륨을 통과하는 소리의 속도가 공기를 통과할 때보다 2.7배나 빨라집니다. 헬륨이 공기보다 밀도가 낮다는 것은 헬륨을 이루고 있는 물질들이 공기보다 덜 뭉쳐 있다는 것이며 소리가 더 빨리 지나갈 수 있어 성대의 진동수도 2.7배 늘어나면서 평소보다 높은 소리를 냅니다

헬륨을 많이 마시면 폐 안에 산소가 부족해져 질식하게 되므로 조심해야 합니다