여러 개의 물 컵에 각기 다른 양의 물을 따라 놓고 음악을 연주하는 물 컵 연주를 TV에서 본 적이 있을 것이다. 이 같은 물 컵 연주에서 음계의 차이는 어떻게 발생하는 것일까. 물의 양에 따라 달라지는 것일까. 아니면 물 컵 중 비어있는 부분이 얼마나 있는가에 따라 결정되는 것일까.

이는 연주를 어떤 방식으로 하는가에 따라 달라진다. 실제 물 컵 연주는 크게 2가지 방식이 있다. 하나는 물 컵을 두드리는 것이고, 다른 하나는 물 컵의 윗부분을 문지르는 경우다. 이 중 두드려서 소리를 낼 때는 물의 양이 적을수록 진동이 쉽게 발생한다. 동일한 힘을 가한다면 100㎖의 물 보다는 10㎖의 물을 진동시키기가 더 쉽기 때문이다.

이렇게 물의 양이 적을수록 진동수가 많아져 고음을 내며, 물의 양이 많으면 저음이 생성된다. 이와 달리 컵의 윗면을 문지를 때에는 소리의 공명에 의해 소리가 발생한다. 물의 양보다는 소리가 공명할 수 있는 공간, 즉 컵에 비어있는 부분이 얼마나 남아있는지에 따라 음의 고저가 결정된다. 구체적으로 빈 공간의 길이가 길면 파장이 길어지게 되고 진동수는 적어지면서 낮은 음의 소리가 일어난다.

반대로 빈 공간이 짧으면 진동수가 많아져 높은 소리를 내게 된다. 빈 음료수 병에 물을 넣어 입으로 불면서 소리를 내는 경우도 이와 유사하다. 이 또한 공명에 의해 소리가 발생하는 원리이기 때문에 빈 공간이 길수록 저음, 짧을수록 고음을 얻을 수 있다.