chapter 11

સાચો જવાબ:

• 
  

  ધ્વનિ: ધ્વનિ એ ઊર્જાનું એક સ્વરૂપ છે, જે આપણા કાનમાં શ્રવણની (સાંભળવાની) સંવેદના ઉત્પન્ન કરે છે.

  
  


• 
  

  ઉત્પત્તિ: ધ્વનિ વસ્તુઓના કંપન (Vibration) દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. જ્યારે કોઈ વસ્તુ ઝડપથી આગળ-પાછળ કે ઉપર-નીચે ગતિ કરે છે, ત્યારે કંપનો ઉત્પન્ન થાય છે અને ધ્વનિનું સર્જન થાય છે (જેમ કે, તાનપુરા કે ગિટારના તાર ખંચવાથી, ડ્રમ પર ફટકારવાથી કે આપણા સ્વરતંતુઓના કંપનથી).

  
  

સાચો જવાબ:

1. 
   

   જ્યારે કોઈ કંપન કરતી વસ્તુ આગળની તરફ ગતિ કરે છે, ત્યારે તે તેની સામેની હવાને ધકેલે છે અને દબાવે છે. આથી ઊંચા દબાણ અને ઊંચી ઘનતાવાળો વિસ્તાર ઊભો થાય છે, જેને સંઘનન (Compression - C) કહે છે.

   
   


2. 
   

   જ્યારે કંપન કરતી વસ્તુ પાછળની તરફ ગતિ કરે છે, ત્યારે નીચા દબાણ અને ઓછી ઘનતાવાળો વિસ્તાર ઊભો થાય છે, જેને વિઘનન (Rarefaction - R) કહે છે.

   
   


3. 
   

   કંપન કરતી વસ્તુ જેમ ઝડપથી આગળ-પાછળ ગતિ કરે છે, તેમ હવામાં એક પછી એક સંઘનન અને વિઘનન શ્રેણીબદ્ધ રીતે આગળ વધે છે અને ધ્વનિનું પ્રસરણ થાય છે.

   
   

સાચો જવાબ: જ્યારે ધ્વનિ તરંગો માધ્યમમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે માધ્યમના કણોનું સ્થાનાંતર (કંપન) તરંગના પ્રસરણની દિશાને સમાંતર હોય છે (એટલે કે તરંગની દિશામાં જ આગળ-પાછળ થાય છે). તેથી ધ્વનિ-તરંગોને સંગત તરંગો (Longitudinal Waves) કહેવાય છે.

સાચો જવાબ: ધ્વનિની ગુણવત્તા (Quality અથવા Timbre - ટિમ્બર) નામની લાક્ષણિકતા આપણને અંધારા ઓરડામાં બેઠેલા અલગ-અલગ વ્યક્તિઓમાંથી આપણા મિત્રનો અવાજ ઓળખવામાં મદદ કરે છે. (દરેક વ્યક્તિના સ્વરતંતુઓની રચના મુજબ તેમના અવાજની ગુણવત્તા અલગ-અલગ હોય છે.)

સાચો જવાબ: પ્રકાશની ઝડપ ($3 \times 10^8\text{ m/s}$) એ ધ્વનિની હવામાં ઝડપ (લગભગ $344\text{ m/s}$) કરતાં ખૂબ જ વધારે છે. તેથી, એક જ સમયે ઉત્પન્ન થવા છતાં વીજળીનો પ્રકાશ આપણા સુધી ખૂબ ઝડપથી પહોંચી જાય છે, જ્યારે ગર્જનાનો ધ્વનિ આપણા સુધી પહોંચવામાં થોડો સમય લે છે.

સાચો જવાબ:

સૂત્ર: $v = \nu \times \lambda \implies \lambda = \frac{v}{\nu}$

1. 
   

   ન્યૂનતમ આવૃત્તિ ($\nu_1 = 20\text{ Hz}$) માટે તરંગલંબાઈ ($\lambda_1$):

   
   $$\lambda_1 = \frac{344}{20} = 17.2\text{ m}$$


2. 
   

   મહત્તમ આવૃત્તિ ($\nu_2 = 20\text{ kHz} = 20,000\text{ Hz}$) માટે તરંગલંબાઈ ($\lambda_2$):

   
   $$\lambda_2 = \frac{344}{20000} = 0.0172\text{ m}$$

જવાબ: તરંગ-લંબાઈનો વિસ્તાર $0.0172\text{ m}$ થી $17.2\text{ m}$ સુધીનો હશે.

સાચો જવાબ:

ધારો કે પાઇપની લંબાઈ $d$ છે.

• 
  

  હવામાં ધ્વનિની ઝડપ ($v_{\text{air}}$) $\approx 346\text{ m/s}$

  
  


• 
  

  એલ્યુમિનિયમમાં ધ્વનિની ઝડપ ($v_{\text{Al}}$) $\approx 6420\text{ m/s}$

  
  

સમય $t = \frac{\text{અંતર}}{\text{ઝડપ}}$

• 
  

  હવામાં લીધેલો સમય: $t_{\text{air}} = \frac{d}{v_{\text{air}}}$

  
  


• 
  

  એલ્યુમિનિયમમાં લીધેલો સમય: $t_{\text{Al}} = \frac{d}{v_{\text{Al}}}$

  
  

સમયનો ગુણોત્તર ($\frac{t_{\text{air}}}{t_{\text{Al}}}$):

$$\frac{t_{\text{air}}}{t_{\text{Al}}} = \frac{v_{\text{Al}}}{v_{\text{air}}} = \frac{6420}{346} \approx 18.55 : 1$$

સાચો જવાબ:

• 
  

  આવૃત્તિ ($\nu$) = $100\text{ Hz}$ (એટલે કે $1$ સેકન્ડમાં થતા કંપનો = $100$)

  
  


• 
  

  સમય ($t$) = $1\text{ મિનિટ} = 60\text{ સેકન્ડ}$

  
  

$$\text{કુલ કંપનો} = \text{આવૃત્તિ} \times \text{સમય}$$

$$\text{કુલ કંપનો} = 100 \times 60 = 6000\text{ વાર}$$

સાચો જવાબ:

હા, ધ્વનિ પરાવર્તન પ્રકાશના પરાવર્તનના નિયમોનું જ પાલન કરે છે:

1. 
   

   આપાત ધ્વનિ તરંગ, પરાવર્તિત ધ્વનિ તરંગ અને આપાત બિંદુએ પરાવર્તક સપાટીને દોરેલો શિરોલંબ (લંબ) - આ ત્રણેય એક જ સમતલમાં હોય છે.

   
   


2. 
   

   આપાતકોણ ($\angle i$) અને પરાવર્તનકોણ ($\angle r$) ના મૂલ્યો સમાન હોય છે ($\angle i = \angle r$).

   
   

સાચો જવાબ:

સ્પષ્ટ પડઘો સાંભળવા માટે મૂળ ધ્વનિ અને પરાવર્તિત ધ્વનિ વચ્ચે ઓછામાં ઓછો $0.1\text{ સેકન્ડ}$ નો સમયગાળો હોવો જોઈએ.

• 
  

  તાપમાન વધવાથી (ઉનાળામાં) હવામાં ધ્વનિની ઝડપ વધે છે.

  
  


• 
  

  ઝડપ વધવાને કારણે પરાવર્તિત ધ્વનિને પાછા આવવા માટે લાગતો સમય ઘટી જાય છે.

  
  


• 
  

  જો પરાવર્તક સપાટીનું અંતર સીમારેખા પર (લગભગ $17.2\text{ m}$) હોય, તો ગરમ દિવસે ધ્વનિ ઝડપથી પાછો આવવાને કારણે સમય $0.1\text{ સેકન્ડ}$ કરતાં ઓછો થઈ જાય, તેથી પડઘો સાંભળવો મુશ્કેલ બને અથવા ન પણ સંભળાય.

  
  

સાચો જવાબ:

1. 
   

   મેગાફોન / લાઉડસ્પીકર / શરણાઈ: આ સાધનોમાં ધ્વનિનું વારંવાર પરાવર્તન કરાવીને ધ્વનિને એક ચોક્કસ દિશામાં આગળ મોકલવામાં આવે છે.

   
   


2. 
   

   સ્ટેથોસ્કોપ: ડૉક્ટરો દ્વારા હૃદય કે ફેફસાના ધ્વનિ સાંભળવા માટે વપરાતા સ્ટેથોસ્કોપની નળીમાં ધ્વનિનું વારંવાર પરાવર્તન થઈને ધ્વનિ કાન સુધી પહોંચે છે.

   
   

સાચો જવાબ:

• 
  

  અનુરણન: કોઈ મોટા હોલ કે ઓડિટોરિયમમાં ધ્વનિનું સપાટીઓ સાથે વારંવાર પરાવર્તન થવાને કારણે ધ્વનિ લાંબો સમય સુધી જળવાઈ રહે છે, જેને અનુરણન કહે છે.

  
  


• 
  

  ઘટાડવાના ઉપાયો:

  
  
  
  
  
  1. 
     

     હોલની છત અને દીવાલો પર ધ્વનિ-શોષક પદાર્થો (જેમ કે ફાઇબર બોર્ડ, રફ પ્લાસ્ટર કે પડદા) લગાવવા.

     
     
  
  
  2. 
     

     ઓડિટોરિયમની સીટો બનાવવા માટે ધ્વનિ-શોષક મટિરિયલનો ઉપયોગ કરવો.

     
     
  
  
  
  

સાચો જવાબ:

• 
  

  પ્રબળતા: કાનની ધ્વનિ પ્રત્યેની સંવેદનશીલતાના માપને ધ્વનિની પ્રબળતા કહે છે. (જેનાથી ધ્વનિ મોટો કે ધીમો અનુભવાય છે).

  
  


• 
  

  આધાર રાખતી બાબતો:

  
  
  
  
  
  1. 
     

     ધ્વનિ ઉત્પન્ન કરતા કંપનોના કંપવિસ્તાર (Amplitude) પર. (કંપવિસ્તાર વધારે તો ધ્વનિ વધુ પ્રબળ).

     
     
  
  
  2. 
     

     ધ્વનિ સ્ત્રોતથી શ્રોતાના અંતર પર.

     
     
  
  
  
  

સાચો જવાબ: જે વસ્તુઓને સાફ કરવી હોય (જેમ કે પહોંચી ન શકાય તેવા નળી જેવા ભાગો, ઈલેક્ટ્રોનિક ઘટકો) તેને સાફ કરવાના દ્રાવણમાં મૂકવામાં આવે છે. આ દ્રાવણમાં પરાશ્રાવ્ય (અલ્ટ્રાસોનિક) તરંગો પસાર કરવામાં આવે છે. ઊંચી આવૃત્તિના કંપનોને લીધે ધૂળ, ગંદકી અને ગ્રીસના કણો છૂટા પડીને નીચે પડી જાય છે અને વસ્તુ સંપૂર્ણ સાફ થઈ જાય છે.

સાચો જવાબ:

ધાતુના બ્લોકની એક તરફથી પરાશ્રાવ્ય તરંગો પસાર કરવામાં આવે છે અને બીજી તરફ ડિટેક્ટર (સંવેદક) મૂકવામાં આવે છે.

• 
  

  જો ધાતુનો બ્લોક અંદરથી સંપૂર્ણ નિર્દોષ (ખામી વગરનો) હોય, તો બધા જ તરંગો સામે પાર નીકળી જાય છે.

  
  


• 
  

  જો અંદર કોઈ તિરાડ કે ખામી (હવાની જગ્યા) હોય, તો પરાશ્રાવ્ય તરંગો તે ખામીવાળી જગ્યાએથી પરાવર્તિત થઈને પાછા ફરે છે અને ડિટેક્ટર સુધી પહોંચતા નથી. આનાથી ખામીનું સ્થાન જાણી શકાય છે.