ಧ್ವನಿಯ ವೇಗ

ಚಂಡಮಾರುತ ಬಂದಾಗ ಮೊದಲು ಮಿಂಚಿನ ಬೆಳಕು ಇರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಧ್ವನಿ ಬರುತ್ತದೆ ಎಂದು ನೀವು ಅನೇಕ ಬಾರಿ ನೋಡಿದ್ದೀರಿ. ಇದಕ್ಕೆ ಕಾರಣ ಧ್ವನಿಯ ವೇಗ. ಗಾಳಿಯ ಮೂಲಕ ಶಬ್ದವು ಹರಡುವ ಗರಿಷ್ಠ ವೇಗ ಏನೆಂದು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದಾರೆ. ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಇದು ಬಹಳ ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ.

ಆದ್ದರಿಂದ, ಧ್ವನಿಯ ವೇಗ ಮತ್ತು ಅದು ಹೇಗೆ ಹರಡುತ್ತದೆ ಎಂಬುದರ ಕುರಿತು ನೀವು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳಬೇಕಾದ ಎಲ್ಲವನ್ನೂ ಹೇಳಲು ನಾವು ಈ ಲೇಖನವನ್ನು ಅರ್ಪಿಸಲಿದ್ದೇವೆ.

ಧ್ವನಿಯ ವೇಗ

ಧ್ವನಿ ತರಂಗದ ಪ್ರಸರಣದ ವೇಗವು ಅದು ಹರಡುವ ಮಾಧ್ಯಮದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಅಲೆಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಅಥವಾ ಅದನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಬಲದ ಮೇಲೆ ಅಲ್ಲ. ಧ್ವನಿ ತರಂಗಗಳ ಪ್ರಸರಣದ ವೇಗವನ್ನು ಶಬ್ದದ ವೇಗ ಎಂದೂ ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ಭೂಮಿಯ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ, ತಾಪಮಾನ 20ºC, ಇದು ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ 343 ಮೀಟರ್.

ಧ್ವನಿಯ ವೇಗವು ಪ್ರಸರಣ ಮಾಧ್ಯಮದೊಂದಿಗೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದು ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಹರಡುವ ವಿಧಾನವು ಪ್ರಸರಣ ಮಾಧ್ಯಮದ ಕೆಲವು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಚೆನ್ನಾಗಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಪ್ರಸರಣ ಮಾಧ್ಯಮದ ಉಷ್ಣತೆಯು ಬದಲಾದಾಗ, ಧ್ವನಿಯ ವೇಗವೂ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಏಕೆಂದರೆ ಉಷ್ಣತೆಯ ಹೆಚ್ಚಳವು ಕಂಪನಗಳನ್ನು ಸಾಗಿಸುವ ಕಣಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಆವರ್ತನ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಅಲೆಯ ವೇಗದ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ಅನುವಾದಿಸುತ್ತದೆ.

ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಘನವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿನ ಶಬ್ದದ ವೇಗವು ದ್ರವಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ದ್ರವಗಳಲ್ಲಿನ ಶಬ್ದದ ವೇಗವು ಅನಿಲಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ. ಏಕೆಂದರೆ ಹೆಚ್ಚು ಘನವಸ್ತುಗಳು, ಪರಮಾಣು ಬಂಧಗಳ ಒಗ್ಗಟ್ಟಿನ ಮಟ್ಟವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಧ್ವನಿ ತರಂಗಗಳ ಪ್ರಸರಣಕ್ಕೆ ಅನುಕೂಲವಾಗುತ್ತದೆ.

ಧ್ವನಿ ಪ್ರಸರಣದ ವೇಗವು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಅದನ್ನು ಪ್ರಸಾರ ಮಾಡುವ ಮಾಧ್ಯಮದ ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕತ್ವವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕತ್ವವು ಅದರ ಮೂಲ ಆಕಾರವನ್ನು ಪುನಃಸ್ಥಾಪಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.

ಧ್ವನಿ ಎಂದರೇನು

ಶಬ್ದವು ಒತ್ತಡದ ತರಂಗವಾಗಿದ್ದು ಅದು ಸಂಕೋಚನ ಮತ್ತು ಖಿನ್ನತೆಯಿಂದ ಗಾಳಿಯ ಮೂಲಕ ಹರಡುತ್ತದೆ. ನಮ್ಮ ಸುತ್ತಲೂ ನಾವು ಗ್ರಹಿಸುವ ಶಬ್ದವು ಗಾಳಿಯ ಮೂಲಕ ಅಥವಾ ಇತರ ಯಾವುದೇ ಮಾಧ್ಯಮದ ಮೂಲಕ ಹರಡುವ ಕಂಪನಗಳಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಶಕ್ತಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚೇನೂ ಅಲ್ಲ, ಅದನ್ನು ಮಾನವ ಕಿವಿಗೆ ತಲುಪಿದಾಗ ಸ್ವೀಕರಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಕೇಳಬಹುದು. ಶಬ್ದವು ಅಲೆಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಮಗೆ ತಿಳಿದಿದೆ.

ಅಲೆಗಳು ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಕಂಪಿಸುವ ಅಡಚಣೆಗಳಾಗಿದ್ದು, ಈ ಎರಡು ಬಿಂದುಗಳ ನಡುವೆ ನೇರ ಸಂಪರ್ಕವಿಲ್ಲದೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಒಂದು ಬಿಂದುವಿನಿಂದ ಇನ್ನೊಂದಕ್ಕೆ ವರ್ಗಾಯಿಸುತ್ತದೆ. ತರಂಗವು ಅದು ಹಾದುಹೋಗುವ ಮಾಧ್ಯಮದ ಕಣಗಳ ಕಂಪನದಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ಹೇಳಬಹುದು, ಅಂದರೆ ವಾಯು ಅಣುಗಳ ಉದ್ದದ ಸ್ಥಳಾಂತರಕ್ಕೆ (ಪ್ರಸರಣದ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ) ಅನುಗುಣವಾದ ಪ್ರಸರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ. ಒತ್ತಡದ ಬದಲಾವಣೆಯ ವೈಶಾಲ್ಯವು ಶೂನ್ಯ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಕ್ರಮದಲ್ಲಿ ಇರುವ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ದೊಡ್ಡ ಸ್ಥಳಾಂತರ ಹೊಂದಿರುವ ಪ್ರದೇಶ ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.

ಸ್ಪೀಕರ್‌ನಲ್ಲಿ ಧ್ವನಿ

ಒಂದು ತುದಿಯಲ್ಲಿ ಸ್ಪೀಕರ್ ಇರುವ ಟ್ಯೂಬ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಗಾಳಿ ಮತ್ತು ಇನ್ನೊಂದು ತುದಿಯಲ್ಲಿ ಮುಚ್ಚಿ ಅಲೆಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಕಂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ಉದ್ದುದ್ದವಾಗಿ. ಈ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೊಂದಿಗೆ ಟ್ಯೂಬ್‌ಗಳ ಕಂಪನದ ಸ್ವಂತ ವಿಧಾನಗಳು. ಇದು ಸೈನ್ ತರಂಗಕ್ಕೆ ಅನುರೂಪವಾಗಿದೆ, ಇದರ ತರಂಗಾಂತರವು ಶೂನ್ಯ ವೈಶಾಲ್ಯದ ಒಂದು ಬಿಂದುವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಸ್ಪೀಕರ್‌ನ ಕೊನೆಯಲ್ಲಿರುವ ನಿಷ್ಕಾಸ ನೋಡ್ ಮತ್ತು ಟ್ಯೂಬ್‌ನ ಮುಚ್ಚಿದ ತುದಿ, ಏಕೆಂದರೆ ಸ್ಪೀಕರ್ ಮತ್ತು ಟ್ಯೂಬ್ ಕ್ಯಾಪ್‌ನಿಂದಾಗಿ ಗಾಳಿಯು ಮುಕ್ತವಾಗಿ ಚಲಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಈ ನೋಡ್ಗಳಲ್ಲಿ ನಾವು ಒತ್ತಡದ ಗರಿಷ್ಠ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದೇವೆ, ಆಂಟಿನೋಡ್ ಅಥವಾ ಹೊಟ್ಟೆ, ನಿಂತಿರುವ ಅಲೆಯ.

ವಿವಿಧ ಮಾಧ್ಯಮಗಳಲ್ಲಿ ಧ್ವನಿಯ ವೇಗ

ಧ್ವನಿ ತರಂಗವು ಹರಡುವ ಮಾಧ್ಯಮವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ ಧ್ವನಿಯ ವೇಗ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಮಾಧ್ಯಮದ ಉಷ್ಣತೆಯೊಂದಿಗೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಉಷ್ಣತೆಯ ಹೆಚ್ಚಳವು ಕಂಪನಗಳನ್ನು ಸಾಗಿಸುವ ಕಣಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಆವರ್ತನದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಳವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಈ ಚಟುವಟಿಕೆಯ ಹೆಚ್ಚಳವು ವೇಗವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.

ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಹಿಮದಲ್ಲಿ, ಶಬ್ದವು ಬಹಳ ದೂರ ಪ್ರಯಾಣಿಸಬಹುದು. ಇದು ಹಿಮದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ವಕ್ರೀಭವನಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ, ಇದು ಏಕರೂಪದ ಮಾಧ್ಯಮವಲ್ಲ. ಹಿಮದ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಪದರವು ವಿಭಿನ್ನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಸೂರ್ಯನು ತಲುಪಲಾಗದ ಆಳವಾದ ಸ್ಥಳಗಳು ಮೇಲ್ಮೈಗಿಂತ ತಂಪಾಗಿರುತ್ತವೆ. ನೆಲಕ್ಕೆ ಹತ್ತಿರವಿರುವ ಈ ತಂಪಾದ ಪದರಗಳಲ್ಲಿ, ಧ್ವನಿ ಪ್ರಸರಣದ ವೇಗವು ನಿಧಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಶಬ್ದದ ವೇಗವು ದ್ರವಗಳಿಗಿಂತ ಘನವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಮತ್ತು ಅನಿಲಗಳಿಗಿಂತ ದ್ರವಗಳಲ್ಲಿ ಅಧಿಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಏಕೆಂದರೆ ಪರಮಾಣು ಅಥವಾ ಆಣ್ವಿಕ ಬಂಧಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಒಗ್ಗಟ್ಟು, ವಸ್ತುವು ಬಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ ಶಬ್ದದ ವೇಗ (20 ° C ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ) 343,2 m / s.

ಕೆಲವು ಮಾಧ್ಯಮಗಳಲ್ಲಿ ಧ್ವನಿಯ ವೇಗವನ್ನು ನೋಡೋಣ:

• ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ, 0 ° C ನಲ್ಲಿ, ಶಬ್ದವು 331 m / s ವೇಗದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ (ಪ್ರತಿ ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್‌ಗೆ ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಶಬ್ದದ ವೇಗ 0,6 m / s ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ).
• ನೀರಿನಲ್ಲಿ (25 ° C ನಲ್ಲಿ) ಇದು 1593 m / s.
• ಅಂಗಾಂಶಗಳಲ್ಲಿ ಇದು 1540 m / s.
• ಮರದಲ್ಲಿ ಇದು 3700 ಮೀ / ಸೆ.
• ಕಾಂಕ್ರೀಟ್ ನಲ್ಲಿ ಇದು 4000 ಮೀ / ಸೆ.
• ಉಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಇದು 6100 ಮೀ / ಸೆ.
• ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂನಲ್ಲಿ ಇದು 6400 m / s ಆಗಿದೆ.
• ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಂನಲ್ಲಿ ಇದು 12400 m / s ಆಗಿದೆ.

ಒತ್ತಡದ ತರಂಗದ ಪ್ರಸರಣ ವೇಗವು ಒಂದು ಪರಸ್ಪರ ಎಂಜಿನ್ನ ಸಂಗ್ರಾಹಕದಲ್ಲಿ ಅನುರಣನ ವಿದ್ಯಮಾನದ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಬಹಳ ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಪರಿಸರದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಅನಿಲಗಳಿಗೆ, ಸೇವನೆಯ ಬಹುವಿಧದಲ್ಲಿ ಆವಿಯಾದ ಮಿಶ್ರಣ ಅಥವಾ ನಿಷ್ಕಾಸದ ಬಹುದ್ವಾರದಲ್ಲಿ ಸುಡುವ ಅನಿಲಗಳು ಅವುಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ.

ಹರಡುವ ಅಲೆಗಳ ವಿಧಗಳು

ಎರಡು ತರಂಗಗಳಿವೆ: ಉದ್ದದ ಅಲೆಗಳು ಮತ್ತು ಅಡ್ಡ ಅಲೆಗಳು.

• ಉದ್ದದ ತರಂಗ: ಒಂದು ಮಾಧ್ಯಮದ ಕಣಗಳು ಒಂದು ಕಡೆಯಿಂದ ಇನ್ನೊಂದು ಕಡೆಗೆ ತರಂಗದ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಕಂಪಿಸುವ ಅಲೆ. ಮಾಧ್ಯಮವು ಘನ, ದ್ರವ ಅಥವಾ ಅನಿಲವಾಗಿರಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಧ್ವನಿ ತರಂಗಗಳು ಉದ್ದದ ಅಲೆಗಳು.
• ಅಡ್ಡ ತರಂಗ: ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿನ ಕಣಗಳು "ಲಂಬ ಕೋನಗಳಲ್ಲಿ" ತರಂಗದ ಚಲನೆಯ ದಿಕ್ಕಿಗೆ ಮೇಲಕ್ಕೆ ಮತ್ತು ಕೆಳಕ್ಕೆ ಕಂಪಿಸುವ ಅಲೆ. ಈ ಅಲೆಗಳು ಘನವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು ದ್ರವಗಳಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ, ಅನಿಲಗಳಲ್ಲ.

ಆದರೆ ಅಲೆಗಳು ಎಲ್ಲಾ ದಿಕ್ಕುಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಸಂಚರಿಸುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ನೆನಪಿಡಿ, ಆದ್ದರಿಂದ ಅವುಗಳನ್ನು ಗೋಳದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವಂತೆ ಯೋಚಿಸುವುದು ಸುಲಭ.

ಈ ಮಾಹಿತಿಯೊಂದಿಗೆ ನೀವು ಶಬ್ದದ ವೇಗ ಮತ್ತು ಅದರ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಇನ್ನಷ್ಟು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳಬಹುದು ಎಂದು ನಾನು ಭಾವಿಸುತ್ತೇನೆ.