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과학과 놀자

'삑-삑-' 거리는 소리, 마찰 아닌 진동이 원인

매끄러운 농구 경기장 바닥에서 운동화를 신고 뛰다 보면 ‘삑’ 하는 날카로운 소리가 들린다. 우리는 보통 이 소리가 고무로 된 운동화 밑창이 바닥에 세게 비벼지면서 생기는 단순한 마찰음이라고 생각해왔다. 그런데 최근 미국 하버드대학교를 포함한 국제 공동 연구팀은 초고속카메라와 정밀한 음향 측정 장비를 이용해 운동화의 삑 소리가 밑창의 진동 때문에 발생한다는 사실을 밝혀냈다. 연구 결과는 국제 학술지 <네이처(Nature)>에 발표됐다.그동안 과학계에서는 고무 밑창이 바닥 위를 미끄러질 때 마치 카펫이 발에 밀려 천천히 주름지듯 표면이 변형되며 소리가 발생한다고 설명해왔다. 하지만 이런 느린 움직임만으로는 우리가 농구 경기장에서 듣는 날카롭고 높은 삑 소리를 만들어내기 어렵다. 연구팀은 고무와 바닥 사이에 훨씬 더 빠르고 순간적인 움직임이 숨어 있을 것이라 예상했고, 이를 확인하기 위한 정밀 실험에 나섰다.연구팀은 먼저 눈으로 볼 수 없는 미세한 움직임을 포착하기 위해 투명한 유리 바닥 아래에 초당 수만 장을 촬영할 수 있는 초고속 카메라를 설치했다. 또한 레이저 진동 측정 장비와 정밀 마이크까지 동원해 운동화 밑창이 미끄러지는 순간 어떤 일이 벌어지는지 하나하나 분석했다. 특히 밑창에 홈이 있는 경우와 없는 경우를 비교하며 소리의 근원을 추적했다.결과는 예상 밖이었다. 초고속카메라로 관찰한 고무 밑창은 바닥에 완전히 딱 붙어 미끄러지는 것이 아니었다. 미끄러지는 순간마다 바닥에 닿아 있던 운동화 밑창 일부가 잠깐 떨어졌다가 다시 붙으며 작은 파동을 만들어냈다. 긴 카펫 한쪽 끝을 잡고 위아래로 흔들면 카펫 위로 물결 모양의