| 과학영재 물리문제 | ||
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1학년 5월 3주 물리 원격수업
1근이 대략 225g중 정도라고 할 때 종의 무게를 톤으로 계산해보자. 그리고 승용차(1000Kg)의 몇 대의 무게와 같은가?
여기에 제시된 225그램을 기준으로 계산을 해보니 270톤이 나옴. 에밀레종의 크기에 비해 너무 무거운 것 같음. 밑의 이야기에는 27톤이라고 하는데 내가 계산을 여러번 해봐도 270톤이 나옴
남천우 박사가 주장한 바, 에밀레종이 납형법으로 제작되려면 2 2톤의 쇳물, 감량 20-30%을 계산하면 약 25~30톤의 쇳물을 끓여 동시에 부어야 한다. 명문에 12만 근으로 만들었다는 기록은 당시 225g을 한 근으로 계산해보면 약 27톤이 되니 맞는 얘기가 된다.
구리 12만근과 비교해서 무게가 일치하는가? 아니면 왜 차이가 날까?
옛날에 정확한 무게를 재는 계량기가 없었기 때문에 그랬던 것 같고, 옛날의 근이 지금의 근과는 무게차이가 많이 난다면 차이가 날 수도 있다. 그리고 검색을 해보니 12근이 72톤이라고 나와있어서 헷갈림. 만약 72그램이면 1근은 60그램밖에 안된다는 소리가 됨. 만드는 과정에서 20~30퍼센트 정도의 감량이 있다고 한다. 그러므로 지금과의 차이가 날 수도 있다.
3. 종을 걸어 놓은 막대(종 걸이쇠)는 현재의 것이 아니라 옛날의 것을 그대로 사용하고 있다. 그 이유는 현대 공학으로는 종의 무게를 지탱할 수 있는 쇠막대를 만드는 데 실패했다. 그런데 옛날의 것은 휘어지지 않고 그대로 있다. 옛날의 것은 어떻게 만들었을까?
에밀레종을 들 수 있다고 하는데, 에밀레종의 고리쇠 구멍은 9센티 밖에 되지 않는다고 한다. 만약 현대의 기술로 9센티의 구멍에 맞는 고리를 만드려면 단순한 고리가 아닌 와이어를 감는 수밖에 없다고 하는데, 신라시대의 고리는 충분히 든다고 하니 신기하지 않을 수 없다.
와이어가 분산된 힘을 결합하듯 만든 형태이기 때문에 지탱이 가능하다고 한다.
4. 음관의 역할은 무엇이었을까? 만약 음관이 없다면 종소리는 어떻게 달라질까?
동시에 발생될 때 생기는 일종의 간섭현상이라고 한다. 그러나 에밀레종에서 이 진동원이 어디인지는 아직 찾아내지 못했다. 사람들은 아마도 음관에 그 비결이 있지 않을까 생각하고 있다. 에밀레종 용머리 뒤쪽에는 대통모양의 관이 솟아 있는데 이관은 높이 96cm,안쪽이 14.8cm, 위쪽이 8.2cm로 속이 비어 있다. 이 음관은 조선종에만 있고 중국종, 일본종에는 없기 때문에 더욱 그렇게 생각되는 것이다. 이 또한 신종의 소리를 보호하고 유지하는 첨단 장치라는 것이 밝혀졌다. 음관이 종 내부의 소리를 외부로 방출하는 기능을 하는 것으로 추측했지만 최근까지 확인할 만한 조사는 별로 없었다. 이론적으로 음관의 지름이 너무 작으면 휘파람 소리 같은 진동수가 아주 높은 소리만 빠져나가고, 지름이 너무 크면 모든 음파가 다 빠져나가므로 가두어야 할 소리의 진동수에 따라 적당한 크기의 음관을 설치해야 할 것으로 생각해 볼 수 있다.
종 안쪽 입구가 82mm, 바깥쪽 출구가1백48mm인 일종의 나팔형 구조로 돼 있다. 김양한 교수에 따르면, 이러한 음관의 모양은 파이프처럼 단면적이 일정한 관에 비해 종을 칠 때 내부에서 형성되는 음향 파워를 효율적으로 밖으로 내보낼 수 있는 구조라고 한다. 그리고 실제 음관을 통해 나오는 종소리의 특성을 정밀 측정한 결과, 음관이 종소리의 고유 성분인 저진동수 성분은 내부로 되돌려보내 종소리의 고유성분을 보호하고, 높은 진동수 성분(3백Hz이상)의 음파는 재빨리 방출해 잡소리를 줄이는 기능을 하고 있음이 확인됐다.
신종의 음관이 종소리의 주 진동수인 64Hz와 1백68Hz의 기본 진동은 내부로 되돌려 보내고 높은 진동수의 잡음은 재빨리 방출해버리는 첨단기능을 담당하도록 정교하게 설계된 것임이 입증된 것이다.
이것을 울림통이라 하는 데 왜 만들었을까?
오래 지속되게 하기 위한 것이다.
이 또한 좋은 소리를 만들기 위한 첨단 과학의 산물이다. 이상적으로 생각하면 울림통의 진동수가 맥놀이를 일으키는 주 진동수인 64Hz가 되면 종소리와 울림통이 공명을 일으켜 좋은 울림, 즉 긴 여음을 낼 수 있다
6. 성덕대왕신종을 보면 양쪽 당좌 무늬 아래 하대 부분의 문양이 많이 닳아 있는 것을 볼 수 있다. 종의 상태로 보아 당좌 아래 하대 부분의 문양은 왜 그렇게 닳아있을까? 또한 종벽 안팎의 금들은 왜 생겼을까? 그 이유를 과학 적 사고로 적어 보시오.
치는 자리도 약간의 오차라도 소리차이가 크게 난다. 당좌를 많이 쳤기 때문에 닳았을 것이다.
에밀레종의 여음은 맥놀이와 공명을 이용한 것이다. 종의 기본진동수 64Hz와는 3Hz정도 차이가 난다고 한다. 이는 원래 종이 있던 봉덕사의 울림통과 현재 국립경주박물관의 울림통의 크기가 다르기 때문으로 생각된다. 울림통의 크기가 지금의 국립경주박물관의 울림통에 비교해서 깊은 것이 좋을까, 얕은 것이 좋을까?
1. 똑같은 유리잔에 물을 넣어 깊이를 다르게 하여 음악을 연주하여 보자.
물이 많이 찬 만큼 울릴 수 있는 부분이 작아지기 때문에 피아노의 짧은 줄처럼 고음이 난다.
종을 걸어놓은 막대는 현대의 것이 아니라 옛날의 것을 그대로 사용하고 있다. 그 이유는 현대의 것을 사용하면 휘어진다고 한다. 그런데 옛날의 것은 휘어지지 않고 그대로 있다. 옛날의 것은 어떻게 만들었을까?
힘을 분산시키는 효과를 내기 때문에 무거운 종을 들 수 있다.
반대쪽에 고리를 만들어 둔다. 1일 분량의 신문지로 이 책을 매달아 두려고 한다면 어떻게 해야할까? 접었을 때와 말았을 때의 경우를 비교해 보자. - 왜 더 강한 지를 물리적으로 설명하여보자.
종이를 만 것은 각 종이 장마다 힘을 분산시키기 때문에 강하다.
<해보기> 이것들의 공통점은 무엇인가?
2. 반달 돌칼의 모양을 왼쪽의 칼과 비교해보고 반달 돌칼을 어떻게 사용했을 지에 상상하여 보고, 그 속의 숨은 비밀을 적어 보시오.
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어제 밤 12시까지 컴퓨터로 이렇게 답안 작성하여 원격수업에 올린것이에요. 그런데.갑자기 컴이 안되더라구요,,으~~~또 바이러스인가????????? 할수 없이...컴퓨터 학원엘 갔지만 이미 문을 닫은 상태고(밤 9시30분) 피씨방은 시간이 늦어서 못가고 옆집형님집에 가서 했어요, 난,,,히~~~~잠들었나보더라구요,,, 아침에 일어나보니..음,,,,,,새벽에 또 울 집 컴에 저장해놨네요,,착하기도 하지..
그런데..문제가 장난이 아니죠? 사진까지 여기다가 옮겨야 하는데. 한글 97의 사진은 왜 여기엔 안온다는건지..쩝~~~~~!! (우찌 델고 오는지 갈쳐주먼 안잡아 묵지여..ㅎㅎㅎ)
한달에 두번 수업받으러 가고 한달에 두과목씩 두번을 컴퓨터로 답안을 올려야 해요,, 그런데.. 이렇게 심오한 공부를 나라에서 공짜로 해주니..ㅋ,ㅋ,ㅋ,ㅋ... (감자는 공짜라면 다 좋아여,,) 이렇게 하여 우리 나라에 훌륭한 과학자가 나온다면,,,,, (현수가 과학자가 된다는 말은 아님) 어릴때부터 과학적 사고를 키우는 공부,, 눈을 뜨게 하는 공부 생각 하는 공부,,, 참말로 어렵죠,,,,,, |
