소리로 유리를 깨는 것은 어떤 원리인가요?

Question

영상을 보면 특정한 소리를 발생시켜서 유리를 산산조각내더군요. 그 영상에서 대략적인 원리를 설명해주는데 잘 이해가 안가서 질문드립니다.

검붉은코뿔소 34 · Accepted Answer

안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.파장에 의해서 유리에 특정 파장이 지속적으로 가해질 경우 유리의 분자구조 등을 파괴하여 깰 수 있게 되는 것 입니다.

건조한낙타 245 · Answer

안녕하세요. 이형민 과학전문가입니다.소리로 유리를 깨는것은 쉽지 않습니다. 왜냐하면 고주파수의 소리가 나와야하는데 이거는 쉽게 낼 수 없는소리이며 사람에게도 피해를 주기 때문입니다

강종훈 전문가 · Answer

안녕하세요. 강종훈 과학전문가입니다.유리를 깨는 원리는 고주파 소리의 에너지가 유리의 분자 진동을 유발하는 것입니다. 소리는 공기 중을 파동으로 전파되는데, 이 고주파 소리는 유리 분자의 고유한 진동 주파수와 공명합니다. 이 공명 효과로 소리의 에너지가 유리 분자를 진동시켜 분자 간의 결합을 약화시키고, 결국에는 유리가 깨어지게 됩니다.

신기한친칠라145 · Answer

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.소리는 파쟁입니다. 네 파장이 멀리 퍼지면서 소리가 전달됩니다. 음파병기라 부를 수 있는 병기의 시초는 제2차 세계 대전 당시 독일 국방군이 만들었다. 해당 병기는 메탄가스를 거대한 쇠공 안에 압축한 다음 격발시켜 강력한 폭음을 내 연합군 병사들을 죽이는 병기였다. 문제는 병기의 크기는 어마어마한데 이 병기의 유효 살상 범위는 50m 가량이고, 230m 이내에선 기절 효과가 일어나는 정도였다. 차라리 그 노력을 할 바에야 수류탄이나 박격포나 야포를 쏘는 것이 더 나았기에 실전 투입은 이루어지지 않았다. 거기다 전차식 장비의 경우 발사할 때마다 음파 진동이 전차에 그대로 전해져서 해당 장비를 운용하는 전차에 탑승해 있던 군인까지 사망하는 오폭 사례가 많았다고 한다. 하지만 이 무기의 효과가 엄청나다는 점은 인정되었다.[2][3] 이후 종전 후 연합군이 관련 기술을 획득한 후 나름대로 음파병기의 연구개발이 계속 이어지게 된다.선례에서 보이듯 살상이나 파괴를 위한 음파병기는 그 덩치나 비용에 비해 비효율적이기 때문에 현대의 음파병기는 방향을 선회해서 비살상무기의 일종으로 개발되고 있다. 인간의 정신에 영향을 미치는 음파를 방출하여 대상을 무력화하는 방식의 무기. 이러한 비살상 음파병기는 전세계 각국에서 비살상용으로 사용되고 있다. 미국에서는 미군과 미국 경찰의 대테러 음파병기 차량이라든가, 비행기의 엔진에 장착해서 테러범의 후장을 털어버리는 음파 보안 장비 등이 그 사용 예. 음파병기는 대상에게 극도의 스트레스를 유발하고 다른 동료들과의 의사소통을 차단하며 범행의지를 꺾어 투항하게 만드는 장비로 활용되고 있다. 음파병기는 앞서 독일군이 만든 것처럼 인마살상용으로 고출력을 작정하고 만든 만든 게 아니라면 신체적 손상을 거의 가하지 않기 때문이다.[4]그밖에 다양한 나라에서 호신용 음파 병기를 사용하고 있으며 모기차단, 심지어는 곰차단[5] 용까지 있다. 미국에서는 시위진압에도 사용한다는 이야기가 있다.

김재훈 전문가 · Answer

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.소리로 유리를 깨뜨릴 수 있는 원리는 공명 현상 때문입니다. 공명이란, 두 물체의 진동수가 일치하여 서로의 진동을 증폭시키는 현상을 말합니다. 모든 물체는 고유의 진동수를 가지고 있는데, 유리잔의 경우에도 고유의 진동수가 있습니다. 이 고유의 진동수와 일치하는 소리를 유리잔에 가하면, 유리잔은 공명 현상에 의해 진폭이 커지게 됩니다. 진폭이 커지면 유리잔의 분자 구조에 큰 힘이 가해지게 되고, 결국 유리잔이 깨지게 됩니다.

하얀도화지113 · Answer

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.유리가 소리에 의해 깨지는 것은 음파의 원리에 기반합니다.소리는 진동으로 인해 발생하며, 공기나 다른 매질을 통해 전파됩니다. 소리의 높낮이는 진동의 주파수에 따라 결정됩니다. 일반적으로 우리가 듣는 소리는 인간의 청각 범위 내에 있는 주파수 범위에 해당합니다.유리가 깨지는 원리는 음파의 주파수와 유리의 고유한 진동 주파수와의 상호 작용에 기인합니다. 소리의 주파수가 유리의 고유한 진동 주파수와 일치할 때, 유리가 공명 현상을 경험하게 됩니다. 이러한 공명은 유리를 더 큰 진폭으로 진동시키며, 이로 인해 유리 내부의 응력이 증가하고 결국 유리가 깨지게 됩니다.소리로 유리를 깨뜨리는 것은 정확히 특정한 주파수와 진폭의 소리를 발생시켜 유리의 공명 주파수와 일치시키는 것을 필요로 합니다. 그러나 이는 안전하지 않으며, 권장되지 않는 행위입니다. 유리가 깨질 수 있는 매우 높은 음압과 응력이 필요하므로, 전문가의 지도와 적절한 장비를 사용해야 합니다.

하이만 · Answer

안녕하세요. 이태영 과학전문가입니다.유리는 고체이지만, 그 안에 미세한 공기 방울이나 결함이 존재하며, 이러한 공기 방울이나 결함은 유리 내부의 진동에 의해 압력을 받게 되는데, 특정 소리의 진동은 이러한 공기 방울이나 결함에 가장 큰 압력을 가하게 됩니다. 이로 인해 공기 방울이나 결함에 미세한 균열이 생기게 됩니다.이 균열은 소리의 진동이 지속될수록 점점 커지게 됩니다. 그리고 어느 정도 크기에 도달하면, 균열이 파열하면서 유리가 산산조각이 나게 됩니다.

근면한하마253 · Answer

안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.모든 물체는 자신만이 가지고 있는 떨림의 정도인 고유 진동수가 있습니다. 소리가 공기를 타고 물체에 전달될 때 소리의 떨림이 물체의 고유 진동수와 일치하면 흔들림이 나타나고 물체에 충격을 주게 됩니다. 이런 현상을 ‘공명 현상’이라고 합니다. 예를 들면, 와인 잔과 같은 고유 진동수의 소리를 와인 잔에 노출하면, 공명으로 와인 잔이 충격을 받게 되고, 깨지게 됩니다. 또, 농구 선수들이 운동할 때 튀어 오르는 진동 주기와 손의 움직임이 정확히 일치하면 작은 힘으로도 공을 계속 튕길 수가 있는데 이것 또한 공명 때문입니다. 공명 현상으로 인한 큰 사고도 있었는데, 1940년, 당시 세계에서 세 번째로 길었던 현수교인 미국의 타코마 다리가 붕괴되는 사고가 있었습니다. 튼튼했던 타코마 다리의 붕괴 원인은 바람이 다리와 부딪치며 일으킨 진동에 의한 공명 현상이었습니다.

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소리로 유리를 깨는 것은 어떤 원리인가요?