지난 시간에 이어 공명共鳴과 관련된 여러 정보들을 간략하게 요약해서 열거해본다. ∙매질의 성질에 따라 파동의 성질도 바뀌는데, 수면파는 매질인 물의 깊이가 얕아지면 속력이 느려지고 파장이 짧아진다. 가령 종이컵과 실로 만든 간단한 전화기 모형에서 소리는 공기를 통해 전파된 후, 종이컵을 진동시키고 다시 실을 통해 전파된다. 이때 종이컵과 실의 성질에 따라 소리의 높이와 음색이 바뀐다. ∙빛을 포함한 전자기파는 물질이 전혀 없는 진공 속에서도 전파되고, 진공 속에서 속력은 광속으로 항상 일정하지만 매질에 따라 성질이 변한다. 유리나 플라스틱 등의 매질을 통과할 때는 굴절률이 높을수록 속력이 더 느려지고 파장이 짧아진다. ∙물체에는 탄성이 있어 원래 형태로 돌아올 때까지 주기적으로 반복하며 움직이는데, 이것이 진동이다. 진동에는 자유진동과 강제진동이 있다. 자유진동은 어떤 물체가 일시적으로 충격을 받았을 때 일어난다. 자유진동이 일어나면 그 물체는 특정 진동수에 따라 진동하다가 서서히 멈춘다. 이 특정 진동수가 바로 물체의 고유 진동수다. 반면 강제진동은 어떤 물체에 주기적으로 외력을 주었을 때 일어나는 진동이다. 이때 물체는 외력이 일으키는 진동수에 따라 진동한다. 자유진동을 시켰을 때 물체가 진동하는 고유 진동수와 강제로 진동시켰을 때의 진동수가 똑같으면 공진 현상이 일어난다. 진동이 증폭되기 때문에 외력이 강하지 않아도 물체는 점점 더 크게 진동하게 된다. 반대로 진동수가 다르거나 엇박자로 진동하면 공진이 생기지 않고, 심지어는 진동이 상쇄되기도 한다. ∙강제진동의 진동수와 물체의 고유 진동수가 같아지게 된 후에는 진폭이 커지게 되는데, 이러한 현상을 공명이라고 부른다. 강제 진동수와 고유 진동수가 다르면 물체의 진동은 각 주기 안에서 힘과 속도의 방향이 반대이기 때문에 공명 현상이 일어나지 않는다. 에너지는 진폭의 제곱에 비례하므로 진폭이 커진다는 것은 공명 조건에서 에너지가 가장 효율적으로 전달된 것임을 의미한다. 그래서 공명 현상이 일어난다는 것은 힘과 속도의 방향이 같아서 연속적으로 물체를 운동 방향으로 밀어내기 때문에 진동의 폭이 커짐을 의미한다. ∙모든 소리의 근원은 물체의 진동이다. 각 물체가 다른 소리를 낸다는 것은 물체가 고유한 진동수를 가지고 진동한다는 것을 의미하고 이것을 그 물체의 고유 진동수라 하며, 사람들이 들을 수 있는 범위를 벗어나는 진동수를 가진 음파를 초음파라고 한다. 금년 3월 17일 동아사이언스 기사에 공명 현상을 이용한 새로운 기술이 있어 소개한다. “미국 과학자들이 초음파로 신종 코로나바이러스 감염증 바이러스를 공격해 없애는 신개념 공격기술을 개발했다. 토마스 위어즈비키 매사추세츠공대(MIT) 기계공학과 연구팀은 코로나19 바이러스 입체(3D) 모델에 다양한 주파수의 초음파를 쏘아 가장 크게 변형되는 고유진동수가 25~50메가헤르츠(MHz)라는 사실을 알아냈다고 밝혔다. 물체의 고유 진동수와 같은 진동수를 가했을 때 대단히 큰 진동을 일으키는 공명(공진) 현상을 이용한 기술로 당장은 치료에 이용하기는 어렵지만 향후 코로나19 치료에 새로운 아이디어를 제시할 것으로 기대를 모은다.”