[PSAT 기출] 2014 5급 언어논리 A책형 3번 해설 – 복합음 부분음 기음 공명기 헬름홀츠 추론 문제

1 개요
2 문제
3 문제 해설
4 2014 5급 PSAT 언어논리
5 관련 문서

개요

다음은 2014년 국가공무원 5급 언어논리영역 A책형 3번 문제 해설이다.

문제

문 3. 다음 글에서 추론할 수 없는 것은?

악기에서 나오는 복합음은 부분음이 여러 개 중첩된 형태이다. 이 부분음 중에서 가장 낮은 음을 ‘기음’이라고 부르며 다른 부분음은 이 기음이 가지고 있는 진동수의 정수배 값인 진동수를 갖는다. 헬름홀츠는 공명기라는 독특한 장치를 사용하여 부분음이 물리적으로 존재한다는 것을 입증하였다.

헬름홀츠는 이 공명기를 이용하여 복합음 속에서 특정한 부분음만을 선택하여 들을 수 있었다. 이는 공명기의 내부에 존재하는 공기의 양에 따라 특정한 진동수를 갖는 부분음에 대해서만 공명이 일어나고 다른 진동수의 음에 대해서는 공명이 일어나지 않기 때문이었다. 그는 이 특정한 공명 진동수를 공명기의 ‘고유 진동수’라고 불렀다. 공명기의 이러한 특성은 추후에 음향학 연구에서 널리 활용되었다.

헬름홀츠는 공명기를 활용하여 악기에서 이러한 부분음이 어떻게 발생하는지를 탐구하였다. 헬름홀츠가 우선적으로 선택한 악음은 다양한 현에서 나오는 음이었다. 현은 일정한 장력으로 양단이 고정되었을 때 일정한 음을 내는데, 현이 진동할 때 진폭이 0이 되어 진동이 일어나지 않는 곳을 ‘마디’라 하고 진폭이 가장 큰 곳을 ‘배’라 한다. 현은 하나의 배를 갖는 진동부터 여러 개의 배를 갖는 진동이 모두 가능하다. 가령, 현의 중앙을 가볍게 뚱기면 그 위치가 배가 되고 현의 양단이 마디가 되는 1배 진동을 하게 된다. 1배 진동에서는 기음이 발생한다. 그렇지만 현의 중앙을 뚱길 때 현은 1배 진동만 하는 것이 아니라 뚱긴 위치를 배로 하는, 배가 3개인 진동, 5개인 진동, 7개인 진동도 동시에 일어난다. 이와 함께 기음의 진동수의 3배, 5배, 7배 등의 진동수를 갖는 부분음도 발생하게 된다. 3배 진동의 경우, 현의 길이가 이면 한쪽 끝에서 거리가 \(0\), \(\dfrac{\text{1}}{\text{3}}L\), \(\dfrac{\text{2}}{\text{3}}L\), \(L\)인 위치에 마디가 생기고 한쪽 끝에서 거리가 \(\dfrac{\text{1}}{\text{6}}L\), \(\dfrac{\text{3}}{\text{6}}L\), \(\dfrac{\text{5}}{\text{6}}L\)인 위치에 배가 형성된다.

이렇게 현을 뚱기면 여러 배의 진동이 동시에 형성되면서 현에 형성된 파형은 여러 배의 진동이 중첩되어 나타나는 복잡한 형태를 띠게 된다. 이러한 현으로부터 나오는 음도 현의 파형처럼 복잡한 형태를 띠게 된다.

① 양단이 고정된 현의 양단은 항상 마디이다.

② 진동하는 현의 배의 수가 증가하면 그 현의 기음이 갖는 진동수도 커진다.

③ 양단이 고정된 현의 중앙을 뚱겼을 때 발생하는 배의 수는 마디의 수보다 항상 작다.

④ 현을 진동시킬 때 나오는 복합음은 기음을 포함한 여러 개의 부분음이 중첩되어 나온 것이다.

⑤ 헬름홀츠의 공명기에 의해 분석할 수 있는 특정한 부분음의 진동수는 공명기 내에 있는 공기의 양에 따라 다르다.

출처: 사이버국가고시센터

문제 해설

① 양단이 고정된 현의 양단은 항상 마디이다.

현은 일정한 장력으로 양단이 고정되었을 때 일정한 음을 내는데, 현이 진동할 때 진폭이 0이 되어 진동이 일어나지 않는 곳을 ‘마디’라 하고 진폭이 가장 큰 곳을 ‘배’라 한다.

현의 중앙을 가볍게 뚱기면 그 위치가 배가 되고 현의 양단이 마디가 되는 1배 진동을 하게 된다.

따라서 보기의 내용은 옳다.

② 진동하는 현의 배의 수가 증가하면 그 현의 기음이 갖는 진동수도 커진다.

악기에서 나오는 복합음은 부분음이 여러 개 중첩된 형태이다. 이 부분음 중에서 가장 낮은 음을 ‘기음’이라고 부르며 다른 부분음은 이 기음이 가지고 있는 진동수의 정수배 값인 진동수를 갖는다.

1배 진동에서는 기음이 발생한다. 그렇지만 현의 중앙을 뚱길 때 현은 1배 진동만 하는 것이 아니라 뚱긴 위치를 배로 하는, 배가 3개인 진동, 5개인 진동, 7개인 진동도 동시에 일어난다. 이와 함께 기음의 진동수의 3배, 5배, 7배 등의 진동수를 갖는 부분음도 발생하게 된다.

기음은 복합음을 구성하는 부분음 중 가장 낮은 음을 뜻한다.

현의 중앙을 뚱길 때 현은 1배 진동만 하는 것이 아니라 뚱긴 위치를 배로 하는, 배가 3개인 진동, 5개인 진동, 7개인 진동도 동시에 일어난다는 언급만 있을 뿐, 그 현의 기음이 갖는 진동수가 커진다는 내용은 언급되지 않는다.

따라서 보기의 내용은 옳지 않다.

③ 양단이 고정된 현의 중앙을 뚱겼을 때 발생하는 배의 수는 마디의 수보다 항상 작다.

3배 진동의 경우, 현의 길이가 이면 한쪽 끝에서 거리가 \(0\), \(\dfrac{\text{1}}{\text{3}}L\), \(\dfrac{\text{2}}{\text{3}}L\), \(L\)인 위치에 마디가 생기고 한쪽 끝에서 거리가 \(\dfrac{\text{1}}{\text{6}}L\), \(\dfrac{\text{3}}{\text{6}}L\), \(\dfrac{\text{5}}{\text{6}}L\)인 위치에 배가 형성된다.

3배 진동의 경우, 현의 길이가 이면 한쪽 끝에서 거리가 \(\dfrac{\text{0}}{\text{6}}L\), \(\dfrac{\text{2}}{\text{6}}L\), \(\dfrac{\text{4}}{\text{6}}L\), \(\dfrac{\text{6}}{\text{6}}L\)인 위치에 마디가 생기고, 이 마디들 사이인 \(\dfrac{\text{1}}{\text{6}}L\), \(\dfrac{\text{3}}{\text{6}}L\), \(\dfrac{\text{5}}{\text{6}}L\) 위치에 배가 형성된다.

5배 진동의 경우, 현의 길이가 이면 한쪽 끝에서 거리가 \(\dfrac{\text{0}}{\text{5}}L\), \(\dfrac{\text{1}}{\text{5}}L\), \(\dfrac{\text{2}}{\text{5}}L\), \(\dfrac{\text{3}}{\text{5}}L\), \(\dfrac{\text{4}}{\text{5}}L\), \(\dfrac{\text{5}}{\text{5}}L\)인 위치에 마디가 생기고, 이 마디들 사이인 \(\dfrac{\text{1}}{\text{10}}L\), \(\dfrac{\text{3}}{\text{10}}L\), \(\dfrac{\text{5}}{\text{10}}L\), \(\dfrac{\text{7}}{\text{10}}L\), \(\dfrac{\text{9}}{\text{10}}L\) 위치에 배가 형성된다.

즉 양단이 고정된 현의 중앙을 뚱겼을 때 발생하는 배의 수는 마디의 수보다 항상 1이 작다.

따라서 보기의 내용은 옳다.

④ 현을 진동시킬 때 나오는 복합음은 기음을 포함한 여러 개의 부분음이 중첩되어 나온 것이다.

악기에서 나오는 복합음은 부분음이 여러 개 중첩된 형태이다. 이 부분음 중에서 가장 낮은 음을 ‘기음’이라고 부르며 다른 부분음은 이 기음이 가지고 있는 진동수의 정수배 값인 진동수를 갖는다.

기음은 부분음 중에서 가장 낮은 음을 나타내며, 여러 개로 중첩된 부분음은 복합음을 구성한다.

따라서 보기의 내용은 옳다.

⑤ 헬름홀츠의 공명기에 의해 분석할 수 있는 특정한 부분음의 진동수는 공명기 내에 있는 공기의 양에 따라 다르다.

헬름홀츠는 이 공명기를 이용하여 복합음 속에서 특정한 부분음만을 선택하여 들을 수 있었다.

공명기의 내부에 존재하는 공기의 양에 따라 특정한 진동수를 갖는 부분음에 대해서만 공명이 일어나고 다른 진동수의 음에 대해서는 공명이 일어나지 않기 때문이었다.

따라서 보기의 내용은 옳다.

정답은 ②번이다.

개요

문제

문제 해설

2014 5급 PSAT 언어논리

관련 문서

답글 남기기 응답 취소