헬륨가스를 마시면 왜 이상하게 목소리가 바뀌나요?
헬륨가스를 마시면 목소리가 변하는 원리는 기체별로 소리의 전달 속도가 다르다는 원리에서 시작됩니다. 모든 기체는 각자의 다른 밀도를 갖고있다고하는데요, 이에따라 소리가 진동하는 속도도 달라져, 전달하는 속도도 달라진다고 합니다. 이와같은 원리로 목소리는 공기의 밀도에따라 신체내부에서 다른 진동수를 갖고 있다고 하는데요, 헬륨가스의 공기밀도는 우리가 숨쉬는 일반공기보다 밀도가 낮기때문에 내뱉는 소리의 속도가 빨라지고, 진동수가 증가한다고 합니다. 또 여기서 진동수가 증가하는만큼 소리는 더 높은 음으로 변화하게 된다고 합니다.
헬륨을 마시면 우리 목소리가 바뀌는 것은 헬륨 풍선이 공기에 뜨는 것과 마찬가지로 헬륨의 ‘가벼운’ 특성 때문이다.
소리의 진동수는 공기의 밀도에 반비례하며 공기 속 밀도가 높으면 천천히, 밀도가 낮으면 더 빠르게 움직이는 것이다.
보통 공기는 약 29g/cm3의 밀도를 가지고 있으며, 이런 환경(온도가 0℃라고 가정할 때)에서 소리의 속도는 331m/sec다.
동일한 온도에서 헬륨의 밀도는 4g/cm3으로, 헬륨만 모아둔 폐쇄된 공간에서 소리의 속도는 일반 음속의 3배에 달하는 8백91m/sec가 된다.
또한 소리의 속도가 빨라지는 것에 비례해서 진동수도 커지는데, 진동수가 커지면 소리의 크기는 그대로지만 높은 음이 난다. 평소처럼 ‘도’ 음을 내도 ‘파’나 ‘솔’ 음으로 나오는 것이다.
이론적으로는 2.7배3배까지 높은 음이 나와야 하지만 헬륨을 마신 상태라도 입안의 공기 100%가 헬륨은 아니기 때문에 3배까지 높아지지는 않는다. 보통 일반 상태보다 1.5배2배까지 높은 음이 나게 된다.
목소리는 폐에 있던 공기가 나오다가 성대를 지나면서 압력을 받아 변화하고 진동하는 과정에서 생긴다.
소리의 진동수가 소리의 높낮이를 결정하기 때문에 사람마다 서로 다른 목소리를 가지게 되는 것이다.
이때 인위적으로 헬륨을 입 속에 머금으면 공기의 밀도와 소리의 진동수가 바뀌기 때문에 이상한 목소리가 나게 된다.
출처 KISTI
