클라드니 판 시뮬레이터

클라드니 판 시뮬레이터 사용법

클라드니 판은 모래를 뿌린 금속판을 소리로 진동시키는 실험 도구입니다. 판이 크게 흔들리는 곳의 모래는 튕겨 나가고, 움직이지 않는 선(마디선)에 모래가 모이면서 기하학적인 무늬가 나타납니다. 주파수가 바뀔 때마다 무늬도 달라집니다.

이 시뮬레이터는 그 실험을 브라우저에서 재현합니다. 수천 개의 입자가 진동이 강한 곳에서 밀려나 마디선에 자리를 잡기 때문에, 스피커나 금속판 없이도 소리가 어떤 모양인지 눈으로 확인할 수 있습니다.

주파수에 따라 패턴이 바뀌는 이유

모든 판에는 모드라고 부르는 고유한 진동 모양이 있습니다. 모드는 파동이 가로와 세로로 몇 번 교차하는지를 나타내는 두 정수로 표현합니다. 주파수를 올리면 더 높은 모드로 넘어가서 마디선이 늘어나고 무늬가 촘촘해집니다.

실제 판에서는 특정 주파수(공진 주파수)에서만 선명한 무늬가 나타나고, 그 사이에서는 모래가 흐트러져 보입니다. 그래서 실험할 때는 주파수를 천천히 올리다가 또렷한 무늬가 나오는 지점에서 멈춥니다.

패턴 모드 설명

클라드니 모드는 정사각형 판의 대표적인 정상파를 보여 줍니다. 원형(Polar)과 나선(Spiral)은 둥근 판이나 북 가죽처럼 원 좌표를 사용하고, 육각형과 별 모드는 회전 대칭을 더합니다. 그리드는 단순한 격자, 하모닉은 여러 배음의 합성, 보로노이는 세포 같은 영역, 리사주는 서로 수직인 두 진동이 합쳐진 곡선을 바탕으로 합니다.

시뮬레이션과 실제 실험의 차이

CymaVis는 금속판을 물리적으로 완전히 모델링하지 않고 단순화한 파동 함수를 사용합니다. 그래서 특정 무늬가 나타나는 정확한 주파수는 실제 판과 다를 수 있습니다. 하지만 입자가 움직이는 곳을 떠나 마디선에 모이고, 주파수가 높을수록 무늬가 복잡해지는 원리는 같습니다. 학습, 수업, 영상 소재 제작용으로 만든 도구이며 공학적 측정용은 아닙니다.

자주 묻는 질문