Notes-Marathi Medium-इयत्ता-आठवी – सामान्य विज्ञान-पाठ-15- ध्वनी-Maharashtra Board

ध्वनीची निर्मिती (Production of Sound) :

ध्वनी वस्तूच्या कंपनांमुळे निर्माण होतो. उदा : कंप पावणारी तार, कंप पावणारे पटल.

ध्वनी ही एक प्रकारची ऊर्जा असून ती आपल्या कानात ऐकण्याची संवेदना निर्माण करते.

ध्वनी निर्मिती व हवेमधून ध्वनी प्रसारण :

उदाहरण : नादकाटा वापरून ध्वनी निर्मिती

• आकृती (अ) मध्ये हवेतून ध्वनी प्रसारण होत नसताना तिची स्थिती कशी असते हे दाखवले आहे. येथे उभ्या रेषांमधील अंतर समान आहे.
• म्हणजेच, हवेतील वायूंचे रेणू एकमेकांपासून सरासरी सारख्या अंतरावर असून परिणामी हवेचा सरासरी दाब A, B व C या तिन्ही भागांत सारखाच आहे.
• हा नादकाटा उभ्या स्थितीत एका स्टँडला अडकवला व टोकाला रबरी तुकडा लावलेल्या हातोडीने त्याच्या भुजांवर हलकेच आघात केला, तर त्याच्या भुजा कंप पावू लागतात. या भुजांची गती मागे-पुढे व नियतकालिक असते.
• नादकाट्याच्या भुजा एकमेकांपासून दूर गेल्यास भुजांलगतची बाहेरील हवा दाबली जाऊन तेथील हवेचा दाब तुलनेने वाढतो, तसेच तेथील घनताही तुलनेने वाढते. या भागास संपीडन म्हणतात. [आकृती (ब)]
• कंपनांच्या पुढच्या स्थितीत नादकाट्याच्या भुजा एकमेकांच्या जवळ आल्यास भुजांलगतची बाहेरील हवा विरळ होऊन तेथील हवेचा दाब तुलनेने कमी होतो, तसेच तेथील घनताही तुलनेने कमी होते. या भागाला विरलन म्हणतात. [आकृती (क)]
• याच वेळी आधीच्या संपीडन स्थितीतील हवेतील रेणूंनी [आकृती (ब) भाग A] त्यांची ऊर्जा हवेच्या पुढील भागातील रेणूंना (भाग B) दिल्यामुळे तेथे संपीडन निर्माण होते.
• भुजांच्या अतिशय वेगवान नियतकालिक हालचालींमुळे हवेत एकापाठोपाठ एक संपीडने व विरलने तयार होऊन त्यांची मालिका नादकाट्यापासून दूरपर्यंत पसरत जाते. याला आपण ध्वनी म्हणतो.
• ध्वनितरंग कानावर पडल्यावर कानातील पडदा कंप पावू लागतो व त्याद्वारे विशिष्ट संदेश आपल्या मेंदूपर्यंत पोहोचून आपल्याला ध्वनी ऐकल्याची जाणीव होते.

ध्वनी प्रसारण आणि माध्यम (Propagation of Sound and Medium) :

• ध्वनी प्रसारणासाठी हवेसारख्या माध्यमाची आवश्यकता असते.
• ध्वनीचे हवेतून प्रसारण होताना हवेचा दाब व हवेची घनता यात सतत बदल होत असतात.
• हवेतील उच्च दाब व उच्च घनता असलेल्या भागाला संपीडन म्हणतात, तर कमी दाब व कमी घनता असलेल्या भागाला विरलन म्हणतात.

उदाहरण : चंद्रावर गेलेले दोन अंतराळवीर अगदी एकमेकांच्या जवळ उभे राहून बोलले तरी त्यांना एकमेकांचे बोलणे ऐकू येणार नाही. चंद्रावर हवा नाही. ध्वनी प्रसारणासाठी आवश्यक माध्यम दोन अंतराळवीरांमध्ये नसल्याने त्यांच्यामध्ये माध्यमामार्फत होणारे ध्वनी प्रसारण होऊ शकत नाही. यामुळे ते अंतराळवीर भ्रमणध्वनीसारखे तंत्रज्ञान वापरून एकमेकांशी संवाद साधतात. भ्रमणध्वनीमध्ये वापरण्यात येणाऱ्या विशिष्ट लहरींना प्रसारणासाठी कुठल्याही माध्यमाची गरज नसते.

ध्वनी तरंगांची वारंवारिता (Frequency of Sound Waves)

ध्वनी प्रसारण तरंगांच्या स्वरूपात होते. एक संपीडन व एक विरलन मिळून तरंगाचे एक आवर्तन होते.

• एका सेकंदात हवेत (अथवा इतर माध्यमांत) निर्माण होणाऱ्या एकूण आवर्तनांची संख्या म्हणजेच त्या ध्वनितरंगांची वारंवारिता होय.
• वारंवारितेचे SI एकक हर्ट्झ (Hz) आहे. 1 हर्ट्झ = दर सेकंदास 1 आवर्तन किंवा दर सेकंदास एक कंपन किंवा दर सेकंदास एक आंदोलन.
• नादकाटा किती वारंवारितेने कंप पावेल हे त्याच्या भुजांचा आकार (लांबी, जाडी) आणि तो नादकाटा कोणत्या पदार्था पासून बनला आहे यांवर अवलंबून असते.

ध्वनी आणि संगीत (Sound and Music)

• ध्वनीतरंगांची वारंवारिता बदलली की निर्माण होणारा ध्वनी वेगवेगळा असतो. ध्वनीतरंगांच्या वेगवेगळ्या वारंवारितेमुळे वेगवेगळ्या स्वरांची निर्मिती होते.
• संगीतामध्ये स्वरनिर्मितीसाठी वेगवेगळ्या प्रकारच्या वाद्यांचा उपयोग केला जातो.
• सतार, व्हायोलीन यांसारख्या वाद्यांत कंप पावणाऱ्या तंतूंमुळे/तारांमुळे ध्वनी निर्माण होतो. बासरी, सनई यांसारख्या वाद्यांत कंप पावणाऱ्या हवेच्या स्तंभामुळे ध्वनी निर्माण होतो.
• तंतुवाद्यांमध्ये वापरलेल्या तारांवरचा ताण कमी-जास्त करून तसेच तारेच्या कंप पावणाऱ्या भागाची लांबी बोटांनी कमी-जास्त करून कंपनांची वारंवारिता बदलली जाते. यामुळे निरनिराळ्या स्वरांची निर्मिती होते.
• बासरीसारख्या फुंकवाद्यात फुंक बदलून, बोटांनी बासरीवरची छिद्रे दाबून किंवा मोकळी करून, बासरीतील कंप पावणाऱ्या हवेच्या स्तंभाची लांबी कमी-जास्त केली जाते. त्यामुळे कंपनाच्या वारंवारितेमध्ये बदल होऊन निरनिराळ्या स्वरांची निर्मिती होते.

मध्य सप्तकातील सा, रे, ग, म, प, ध, नि या सप्त सुरांच्या वारंवारिता :

 मानवनिर्मित ध्वनी (Sound Produced by Human) :

मानवामध्ये स्वरयंत्रामध्ये ध्वनी निर्माण होतो. यात स्वरतंतूंच्या कंपनांमुळे ध्वनी निर्माण होतो.

मानवी स्वरयंत्रापासून ध्वनी निर्मिती :

• मानवामध्ये ध्वनी स्वरयंत्रामध्ये निर्माण होतो. स्वरयंत्र श्वासनलिकेच्या वरच्या बाजूस असते.
• स्वरयंत्रात दोन स्वरतंतू असतात. त्यांच्यामध्ये अतिशय बारीक फट असते. या जागेतून हवा श्वासनलिकेत जाऊ शकते. फुप्फुसांतील या जागेतून जाताना स्वरतंतू कंप पावून ध्वनी निर्मिती होते.
• स्वरतंतूंना जोडलेले स्नायू वापरून आपण या तंतूंवरील ताण कमी-जास्त करू शकतो. ताण वाढवून ध्वनीची वारंवारिता वाढवता येते, तर ताण कमी करून वारंवारिता कमी करता येते.
• ध्वनीची वारंवारिता स्वरतंतूंची लांबी व जाडी यांवरही अवलंबून असते. लांबी अथवा जाडी जास्त असल्यास ध्वनीची वारंवारिता कमी असते, तर लांबी अथवा जाडी कमी असल्यास वारंवारिता जास्त असते.

ध्वनिक्षेपकापासून ध्वनी निर्मिती (Sound generation by loudspeaker)

• ध्वनिक्षेपकाच्या पडद्याच्या मागे-पुढे होणाऱ्या हालचालीमुळे हवेत ध्वनीतरंग निर्माण होतात.
• ध्वनिक्षेपक वापरून खूप मोठ्या पातळीचा आवाज निर्माण केला जाऊ शकतो.
• ध्वनीची पातळी 100 डेसिबलपेक्षा जास्त असल्यास, तो ध्वनी आपल्याला त्रासदायक ठरू शकतो.

ध्वनिक्षेपकाची अंतर्गत रचना : आकृती मध्ये ध्वनिक्षेपकाची अंतर्गत रचना दाखवली आहे.

• यात एक कायम-चुंबक असतो. त्याच्याभोवती गुंडाळलेल्या कुंतलामधून विद्युतप्रवाह जाऊ दिल्यास त्या विद्युतप्रवाहामुळे चुंबकीय क्षेत्र तयार होते.
• हे चुंबकीय क्षेत्र व कायम-चुंबकाचे चुंबकीय क्षेत्र यांमधील आंतरक्रियेमुळे कुंतलावर बल प्रयुक्त होते. कुंतलामधील विद्युतप्रवाह बदलल्यावर चुंबकीय क्षेत्रात होणाऱ्या बदलामुळे हे बलही बदलते व कुंतल मागे-पुढे हलू लागते, म्हणजेच कंप पावू लागते.
• विद्युतप्रवाहामधील बदलानुसार या कंपनांचा आयाम व कंपनांची वारंवारिता या दोन्हींमध्ये बदल होतो.
• त्यानुसार कुंतलाला जोडलेल्या पडदयाच्या कंपनांचा आयाम व कंपनांची वारंवारिता या दोन्हींमध्ये बदल होतो.
• परिणामी या कंपनांमुळे हवेत निर्माण होणाऱ्या ध्वनीची पातळी व ध्वनितरंगांची वारंवारिता यांमध्येही बदल होतो.