कक्षा 9 विज्ञान अध्याय 12: ध्वनि - NCERT समाधान

जब कोई ध्वनि स्रोत कंपन करता है, तो वह अपने आसपास के माध्यम (जैसे हवा) में विक्षोभ उत्पन्न करता है। यह विक्षोभ संपीडनों (उच्च दाब वाले क्षेत्र) और विरलनों (निम्न दाब वाले क्षेत्र) के रूप में माध्यम में आगे बढ़ता है। माध्यम के कण स्वयं लंबी दूरी तय नहीं करते, बल्कि वे अपनी ऊर्जा निकटवर्ती कणों को स्थानांतरित करते हैं, जिससे विक्षोभ तरंग के रूप में संचरित होता है। यह प्रक्रिया तब तक जारी रहती है जब तक कि ध्वनि तरंग हमारे कानों तक नहीं पहुँच जाती, जहाँ कान का पर्दा इन कंपनों को ग्रहण करता है और मस्तिष्क तक संकेत भेजता है।

विद्यालय की घंटी ध्वनि उत्पन्न करने के लिए कंपन का उपयोग करती है। जब घंटी को मारा जाता है, तो उसकी धातु की सतह कंपन करने लगती है। ये कंपन घंटी के आसपास की हवा में विक्षोभ उत्पन्न करते हैं, जो संपीडनों और विरलनों के रूप में फैलते हैं। यही विक्षोभ ध्वनि तरंगों के रूप में हमारे कानों तक पहुँचते हैं, जिससे हमें घंटी की आवाज़ सुनाई देती है।

ध्वनि तरंगों को यांत्रिक तरंगें कहा जाता है क्योंकि उन्हें संचरण के लिए एक माध्यम की आवश्यकता होती है। ये तरंगें माध्यम के कणों के कंपन द्वारा उत्पन्न होती हैं और उन्हीं कणों के माध्यम से आगे बढ़ती हैं। ध्वनि तरंगें निर्वात (vacuum) में संचरित नहीं हो सकतीं, क्योंकि निर्वात में कोई माध्यम नहीं होता जिसके कण कंपन कर सकें।

नहीं, आप अपने मित्र द्वारा उत्पन्न ध्वनि को चंद्रमा पर नहीं सुन पाएँगे। इसका कारण यह है कि चंद्रमा पर वायुमंडल नहीं है, अर्थात वहाँ ध्वनि के संचरण के लिए कोई माध्यम उपलब्ध नहीं है। ध्वनि तरंगों को यात्रा करने के लिए एक माध्यम (जैसे हवा, पानी या ठोस) की आवश्यकता होती है। चूँकि चंद्रमा पर निर्वात है, इसलिए ध्वनि तरंगें उत्पन्न तो हो सकती हैं, लेकिन वे संचरित नहीं हो पाएंगी और आपके कानों तक नहीं पहुँचेंगी।

ध्वनि की चाल माध्यम के घनत्व और प्रत्यास्थता पर निर्भर करती है। सामान्यतः, ध्वनि ठोस माध्यमों में सबसे तेज, द्रवों में उससे कम और गैसों में सबसे धीमी गति से चलती है। दिए गए माध्यमों में, लोहा एक ठोस है, जल एक द्रव है, और वायु एक गैस है। इसलिए, ध्वनि लोहे में सबसे तेज चलेगी।

प्रतिध्वनि सुनने के लिए, ध्वनि को स्रोत से परावर्तक सतह तक जाने और फिर वापस स्रोत तक आने में कुल समय लगता है।

दिया गया है:

• ध्वनि द्वारा लिया गया कुल समय (T) = 3 s
• ध्वनि की चाल (v) = 342 m/s

ध्वनि द्वारा तय की गई कुल दूरी = चाल × समय

कुल दूरी = $342\; \backslash text\{\; m/s\}\; \backslash times\; 3\; \backslash text\{\; s\}\; =\; 1026\; \backslash text\{\; m\}$

यह कुल दूरी स्रोत से परावर्तक सतह तक जाने और वापस आने की दूरी है। इसलिए, स्रोत तथा परावर्तक सतह के बीच की दूरी कुल दूरी की आधी होगी।

स्रोत तथा परावर्तक सतह के बीच की दूरी = $\backslash frac\{1026\; \backslash text\{\; m\}\}\{2\}\; =\; 513\; \backslash text\{\; m\}$

उत्तर: स्रोत तथा परावर्तक सतह के बीच की दूरी 513 मीटर होगी।

कंसर्ट हॉल की छतें अक्सर वक्राकार (curved) बनाई जाती हैं ताकि ध्वनि को समान रूप से पूरे हॉल में वितरित किया जा सके। वक्राकार सतह ध्वनि को एक बिंदु पर केंद्रित करने के बजाय उसे परावर्तित करके हॉल के विभिन्न हिस्सों में फैला देती है। यह सुनिश्चित करता है कि दर्शक, चाहे वे कहीं भी बैठे हों, ध्वनि को स्पष्ट रूप से सुन सकें। यह छत से होने वाले अवांछित गूंज (echoes) को भी कम करने में मदद करता है, जिससे ध्वनि की गुणवत्ता बेहतर होती है।

सामान्य मनुष्य के कानों के लिए श्रव्यता परास (audible range) लगभग 20 हर्ट्ज़ (Hz) से लेकर 20,000 हर्ट्ज़ (20 kHz) तक होता है। इस आवृत्ति सीमा के भीतर की ध्वनियों को मनुष्य सुन सकते हैं। 20 हर्ट्ज़ से कम आवृत्ति वाली ध्वनियों को अवश्रव्य (infrasonic) और 20,000 हर्ट्ज़ से अधिक आवृत्ति वाली ध्वनियों को पराध्वनि (ultrasonic) कहा जाता है, जिन्हें सामान्य मनुष्य नहीं सुन सकते।

क) अवश्रव्य ध्वनि (Infrasonic sound): अवश्रव्य ध्वनि उन ध्वनियों को कहते हैं जिनकी आवृत्ति सामान्य मनुष्य के श्रवण परास से कम होती है। इसका आवृत्ति परास 20 हर्ट्ज़ (Hz) से कम होता है।

ख) पराध्वनि (Ultrasonic sound): पराध्वनि उन ध्वनियों को कहते हैं जिनकी आवृत्ति सामान्य मनुष्य के श्रवण परास से अधिक होती है। इसका आवृत्ति परास 20,000 हर्ट्ज़ (20 kHz) से अधिक होता है।

सोनार (SONAR - Sound Navigation and Ranging) प्रणाली ध्वनि तरंगों का उपयोग करके पानी के नीचे वस्तुओं का पता लगाने और उनकी दूरी मापने के लिए काम करती है। पनडुब्बी द्वारा उत्सर्जित ध्वनि स्पंद चट्टान से टकराकर वापस पनडुब्बी तक पहुँचने में कुल समय लेती है।

दिया गया है:

• ध्वनि स्पंद द्वारा लिया गया कुल समय (T) = 1.02 s
• खारे पानी में ध्वनि की चाल (v) = 1531 m/s

ध्वनि द्वारा तय की गई कुल दूरी = चाल × समय

कुल दूरी = $1531\; \backslash text\{\; m/s\}\; \backslash times\; 1.02\; \backslash text\{\; s\}$

कुल दूरी = $1561.62\; \backslash text\{\; m\}$

यह कुल दूरी पनडुब्बी से चट्टान तक जाने और चट्टान से वापस पनडुब्बी तक आने की दूरी है। इसलिए, चट्टान की पनडुब्बी से दूरी, तय की गई कुल दूरी की आधी होगी।

चट्टान की दूरी = $\backslash frac\{1561.62\; \backslash text\{\; m\}\}\{2\}$

चट्टान की दूरी = $780.81\; \backslash text\{\; m\}$

उत्तर: चट्टान की दूरी लगभग 780.81 मीटर है।

ध्वनि ऊर्जा का एक रूप है जो कंपन के कारण उत्पन्न होती है और तरंगों के रूप में संचरित होती है। यह हमारे कानों द्वारा सुनी जाती है।

सही विकल्प है: (ग) ऊर्जा

हम विभिन्न क्रिया कलापों द्वारा ध्वनि उत्पन्न कर सकते हैं, जिनमें शामिल हैं:

• आघात करना: किसी वस्तु पर प्रहार करके, जैसे घंटी बजाना या ड्रम बजाना।
• घर्षण: दो सतहों को एक-दूसरे पर रगड़कर, जैसे हाथों को रगड़ना।
• खुरचना या रगड़ना: किसी खुरदरी सतह पर किसी वस्तु को खुरचकर या रगड़कर, जैसे किसी वाद्य यंत्र को बजाना।
• वायु फूँकना: किसी वस्तु में हवा फूँककर, जैसे सीटी बजाना या वांसुरी बजाना।
• हिलाना या कंपन कराना: किसी वस्तु को तेजी से हिलाकर या कंपन कराकर, जैसे किसी तार को खींचकर छोड़ना।