슬링키로 보는 횡파와 종파 실험
Slinky: transverse and longitudinal waves
슬링키 하나로 지진의 P 파와 S 파를 집에서 만들 수 있을까요?
무슨 일이 일어났나
슬링키 한끝을 좌우로 흔들면 나아가는 방향과 수직으로 흔들리는 가로 물결(S 파 꼴), 앞뒤로 밀면 같은 방향으로 흔들리는 세로 물결(P 파 꼴)이 생깁니다.
미국 환경보호청(EPA)은 P 파가 퍼지는 모습이 «길게 늘였다가 놓은 슬링키» 와 닮았다고 설명합니다.
EPA 에 따르면 땅속에서는 P 파가 대개 S 파보다 50 % 빨라 먼저 닿습니다 — 슬링키에서도 두 물결이 끝까지 가는 시간을 견주어 볼 수 있습니다.
화면의 물결(1 Hz · 파장 200 mm)은 1 초에 200 mm 를 가고, 한 곳은 1 초에 한 번씩 흔들립니다.
💡 생활 속 예시
- 슬링키를 두 손바닥 사이에서 출렁출렁 옮길 때 코일이 모였다 펴지는 것도 세로 물결이 지나가는 모습입니다.
- 지진이 나면 먼저 «덜컹» 하고 뒤이어 크게 흔들리기도 하는데, 빠른 P 파와 늦은 S 파가 다른 때에 닿기 때문입니다.
🧪 해 보기
- 어른과 함께 매끄러운 바닥에 슬링키를 2~3 m 쯤 펴고, 두 사람이 양 끝을 잡습니다.
- 한 사람이 끝을 좌우로 한 번 빠르게 흔들어 혹이 건너가는 것을 봅니다 — 가로 물결(S 파 꼴)입니다.
- 이번에는 끝의 코일 몇 개를 손으로 감싸 앞으로 «톡» 밀어, 촘촘한 곳이 건너가는 것을 봅니다 — 세로 물결(P 파 꼴)입니다.
- 폰 초시계로 두 물결이 건너편 손까지 가는 시간을 세 번씩 재어 평균을 냅니다.
- 펼친 길이를 걸린 시간으로 나눠 두 물결의 빠르기를 견주어 봅니다.
- ⚠️ 어린이는 어른과 함께 하고, 슬링키를 세게 잡아당기지 않습니다 — 늘어나 엉키거나 갑자기 튕겨 손을 칠 수 있습니다.
- ⚠️ 계단 · 의자 위가 아니라 평평한 바닥에 앉거나 서서만 합니다.
- ⚠️ 끝낼 때는 한 사람이 천천히 다가가 슬링키를 줄인 다음 손을 놓습니다.
누가 왜 찾았나
1936 년 덴마크의 지진학자 잉에 레만(Inge Lehmann)은 지구 속 깊은 곳에 내핵이 있다는 것을 찾아냈습니다(USGS 지진 과학 연표). 지진학은 땅속을 지나오는 지진파로 지구 속을 살피는 학문이고, 슬링키로 만드는 세로 · 가로 물결이 바로 그 지진파의 두 꼴입니다.
확인된 값
교육과정에서는
- 한국 2022 · 과학(중학교) · 빛과 파동 [9과10-04]
- 호주 v9 · AC9S9U04
출처
이어서 보기
같은 단원 · 파동의 기초
- 개념충격파와 체렌코프 빛
- 개념파동의 중첩과 정상파
- 개념가로 물결과 세로 물결 (횡파와 종파)
- 개념얕은 물에서 휘는 물결 (파동의 굴절)
- 개념파동이 나르는 에너지 (진폭과 에너지)
- 개념물결끼리 더하고 지우기 (파동의 간섭)
- 개념파동의 반사 (고정단 · 자유단 반사)
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