Solutions-Marathi Medium-Class 9-विज्ञान आणि तंत्रज्ञान-पाठ-12- ध्वनीचा अभ्यास-Maharashtra Board

ध्वनीचे प्रसारण निर्वात पोकळी  मधून होत नाही.

पाण्यातील व स्टीलमधील ध्वनी वेगाची तुलना करता स्टीलमध्ये  मध्ये ध्वनीचा वेग जास्त असतो.

स्पष्टीकरण-

ध्वनीच्या माध्यमातील वेग माध्यमाची प्रत्यास्थता : घनता या गुणोत्तरावर अवलंबून असतो. हे गुणोत्तर स्टीलसाठी पाण्याच्या तुलनेत जास्त असल्याने ध्वनीचा स्टीलमधील वेग पाण्यातील वेगापेक्षा जास्त असतो.

दैनंदिन जीवनातील जेव्हा आकाशात वीज चमकते तेव्हा तुम्हाला आधी प्रकाश दिसतो आणि नंतर ध्वनी (गडगडाट) ऐकायला मिळतो. या उदाहरणांवरून ध्वनीचा वेग प्रकाशाच्या वेगापेक्षा कमी आहे, हे सिद्ध होते.

समुद्रात बुडालेले एखादे जहाज, मोठी वस्तू शोधण्यासाठी सोनार (SONAR) तंत्रज्ञान वापरले जाते.

स्पष्टीकरण :

पाण्याखालील वस्तूं चे अंतर, दिशा आणि वेग श्रव्यातीत ध्वनीतरंगाचा उपयोग करून SONAR मोजते. SONAR मध्ये प्रक्षेपक व शोधक असतात. ते जहाजावर किंवा बोटीवर बसवले जातात.

प्रक्षेपक श्राव्यातीत ध्वनीतरंग निर्माण करून प्रसारित करतो. हे तरंग पाण्यामधून प्रवास करतात.

समुद्रतळाशी असणाऱ्या वस्तूवर आदळून हे तरंग परावर्तित होतात. परावर्तित झालेले तरंग जहाजावरील ग्राहक ग्रहण करतो. ग्राहकाद्वारे श्राव्यातीत ध्वनीतरंगाचे रूपांतर विद्युत लहरीत होते व त्यातून त्यांचा सुयोग्य अर्थ काढला जातो.

श्राव्यातीत ध्वनीच्या प्रक्षेपण व स्वीकृतीमधील कालावधी नोंदवला जातो. ध्वनीचा पाण्यातील वेग जाणून व वरील कालावधी वि चारात घेऊन ज्या वस्तू पासून ध्वनी तरंगाचे परावर्तन होते त्याचे अंतर काढता येते.

अनावश्यक निनाद टाळण्यासाठी सभागृह, चित्रपटगृह यांची छते वक्राकार बनवलेली असतात. तसे न केल्यास अनावश्यक निनादामुळे संगीताची तीव्रता वेगळेपणाने ऐकू येणार नाही.

• रिकाम्या बंदिस्त घरामध्ये ध्वनीचे शोषण फक्त जमीन, छत व भिंतींकडुन होते.
• ध्वनीचे शोषण करणाऱ्या इतर वस्तू, सोफा, कपाट, टेबल, खुर्च्या इत्यादी वस्तूंच्या अभावी ध्वनीचे शोषण कमी प्रमाणात होते. परिणामी, ध्वनीचे परावर्तन अनेक वेळा होऊन निनादाची तीव्रता वाढते.

• प्रतिध्वनी वेगळा ऐकू येण्यासाठी (हवेचे तापमान 22 °C असताना) ध्वनीच्या स्रोतापासून परावर्तक पृष्ठभागाचे (अडथळ्याचे) अंतर कमीत कमी 17.2 मीटर असावे लागते.
• वर्गात समोरच्या भिंतींमधील अंतर, तसेच छताची जमिनीपासूनची उंची 17.2 मीटरपेक्षा कमी असते. त्यामुळे वर्गात निर्माण झालेला प्रतिध्वनी आगण ऐकू शकत नाही.

प्रतिध्वनी म्हणजे मूळ ध्वनीची कोणत्याही प्रष्ठभागावरून परावर्तनामुळे होणारी पुनरावृत्ती होय.

• आपल्या मेंदूत ध्वनीचे सातत्य सुमारे1 सेकंद राहते. 22 °C तापमानाला ध्वनीचा हवेतील वेग 344 m/s असतो. त्यामुळे या तापमानाला वेगळा प्रतिध्वनी ऐकण्यासाठी ध्वनीच्या स्रोतापासून अडथळ्यापर्यंतचे अंतर कमीत कमी 17.2 मीटर असावे लागते.

सूत्र :

अंतर = वेग ×  काल

= 344 मीटर / सेकंद × 0.1 सेकंद

= 34.4 मीटर

त्यामुळे सुस्पष्ट प्रतिध्वनी ऐकण्यासाठी ध्वनीच्या स्रोतापासून अडथळ्यापर्यंतचे कमीत कमी अंतर वरील अंतराच्या निम्मे म्हणजे 17.2 मीटर असावे लागते. वेगवेगळ्या तापमानाला ही अंतरे वेगवेगळी असतात.

गोलघुमटाचा घुमट 44 मीटर व्यासाचा आहे आणि त्याची उंची 51 मीटर आहे.

गोलघुमटाच्या आत आवाज केल्यावर प्रतिध्वनी ऐकू येतो कारण:

• गोलघुमटाच्या रचनेमुळे आवाज भिंतींवरून परावर्तित होतो.
• घुमटाचे मोठे आकार व आतील पोकळीमुळे आवाज अनेक वेळा परावर्तित होऊन प्रतिध्वनी तयार होतो.
• गोलघुमटाच्या अंतर्गत रचनेमुळे आवाजाचे परावर्तन आणि पुनःसंवहन अधिक प्रभावीपणे होते.

वर्गखोलीची रचना अशी असावी की समोरासमोरील भिंती, तसेच छत व जमीन यांतील अंतर 17 मीटरपेक्षा कमी असावे.

ध्वनिशोषक साहित्याचा वापर सभागृह, चित्रपटगृह अशा ठिकाणी केला जातो. सभागृहात/ चित्रपटगृहात प्रतिध्वनी निर्माण होऊ नये म्हणून असे केले जाते.

तापमानातील फरक जास्त नसताना

v(t °C ला) = v (0 °C ला) + 0.60t (m/s मध्ये)

येथे v (0 °C ला) = 332 m/s, v(t °C ला) = 344 m/s

∴ 344 = 332 + 0.6 t

∴ 12 = 0.6 t

∴ t = 12/0.6 = 20℃

हवेचे तापमान = 20°C.

दिलेले : t = 4s, v = 340 m/s

v (प्रकाश) >> v (ध्वनी)

∴ s = vt = 340m/s x 4 >> s = 1360 m

वीज नीतापासून 1360 m एवढ्या अंतरावर चमकली असेल.

s = vt  ∴ 660 m = v\((\frac{4}{2})\)s

∴ v = 660/2 = 330 m/s

(1) ध्वनीचा हवेतील वेग = 330 m/s.

(2) दोन भिंतींमधील अंतर = s₁ + s₂ = vt₁ + vt₂ = v(t₁ + t₂) = 330\((\frac{4}{2}+\frac{6}{2})\)  = 330 × 5 m = 1650 m.

v = \(\sqrt{\frac{γP}{ρ}}\) = \(\sqrt{\frac{γRT}{M}}\)    (स्थिर तापमानास P ∝ ρ)

या सूत्रावरून हे लक्षात येते की वायूचे केवळ वस्तुमान बदलल्याने (γ, R, T स्थिर असताना) ध्वनीचा वायूतील वेग बदलत नाही.

येथे γ = adiabatic constant for the gas,

P = pressure of the gas, (वायूचा दाब)

ρ =density of the gas, (वायूची घनता)

R = universal gas constant,

M = molar mass of the gas,

T = absolute temperature of the gas. (वायूचे निरपेक्ष तापमान)

वरील उदाहरणात दोन्ही बाटल्यांमधील ध्वनीची गती सारखीच अरोल.

v = \(\sqrt{\frac{γRT}{M}}\)

येथे γ = adiabatic constant for the gas,

P = pressure of the gas, (वायूचा दाब)

ρ =density of the gas, (वायूची घनता)

R = universal gas constant,

M = molar mass of the gas,

T = absolute temperature of the gas.

v, γ, व M समान असल्याने दोन्ही बाटल्यांमधील वायूचे तापमान (T) समान असेल.