ध्वनीचा अभ्यास स्वाध्याय इयत्ता नववी विज्ञान आणि तंत्रज्ञान
1. खालील विधाने पूर्ण करा व त्याचे स्पष्टीकरण द्या.
अ. ध्वनीचे प्रसारण ………….. मधून होत नाही.
उत्तर :
ध्वनीचे प्रसारण निर्वात पोकळी मधून होत नाही.
कारण – ध्वनी लहरींना प्रसारणासाठी भौतिक माध्यमाची आवश्यकता असते. म्हणून ध्वनीचे प्रसारण निर्वात पोकळीतून होत नाही.
आ. पाण्यातील व स्टीलमधील ध्वनी वेगाची तुलना करता ……………. मध्ये ध्वनीचा वेग जास्त असतो.
उत्तर :
पाण्यातील व स्टीलमधील ध्वनी वेगाची तुलना करता स्टील मध्ये ध्वनीचा वेग जास्त असतो.
कारण – ध्वनीचा वेग माध्यमानुसार ; स्थायू < द्रव < वायू
इ. दैनंदिन जीवनातील ……………. या उदाहरणांवरून ध्वनीचा वेग प्रकाशाच्या वेगापेक्षा कमी आहे, हे सिद्ध होते.
उत्तर :
दैनंदिन जीवनातील विजा चमकणे या उदाहरणांवरून ध्वनीचा वेग प्रकाशाच्या वेगापेक्षा कमी आहे, हे सिद्ध होते.
कारण – आकाशात वीज पडत असताना विजेचा आकाश आधी दिसतो व त्यानंतर विजेचा गडगडाट ऐकू येतो. या उदाहरणावरून ध्वनीचा वेग प्रकाशाच्या वेगापेक्षा कमी आहे हे सिद्ध होते.
ई. समुद्रात बुडालेले एखादे जहाज, मोठी वस्तू शोधण्यासाठी …………. तंत्रज्ञान वापरले जाते.
उत्तर :
समुद्रात बुडालेले एखादे जहाज, मोठी वस्तू शोधण्यासाठी सोनार (SONAR) तंत्रज्ञान वापरले जाते.
कारण – पाण्याखालील वस्तूंचे अंतर, दिशा आणि वेग श्रव्यातील ध्वनीतरंगाचा उपयोग करून SONAR मोजते.
2. शास्त्रीय कारणे स्पष्ट करा.
अ. चित्रपटगृह, सभागृह यांची छते वक्राकार स्वरूपात बनलेली असतात.
उत्तर :
अनिष्ट पुनरावृत्ती किंवा निनाद टाळण्यासाठी सिनेमागृहे आणि सभागृहे यांची छते वक्राकार केलेली असतात. अन्यथा, स्वरमान किंवा संगीत स्पष्टपणे ऐकू जाणार नाही.
आ. रिकाम्या बंदिस्त घरामध्ये निनादाची तीव्रता जास्त असते.
उत्तर :
i) रिकाम्या बंदिस्त घरामध्ये ध्वनीचे शोषण फक्त जमीन, छत व भिंतींकडुन होते.
ii) ध्वनीचे शोषण करणाऱ्या इतर वस्तू, सोफा, कपाट, टेबल. खुर्च्या इत्यादी वस्तूंच्या अभावी ध्वनीचे शोषण कमी प्रमाणात होते.
iii) परिणामी, ध्वनीचे परावर्तन अनेक वेळा होऊन निनादाची तीव्रता वाढते.
इ. वर्गात निर्माण झालेला प्रतिध्वनी आपण ऐकू शकत नाही.
उत्तर :
i) प्रतिध्वनी वेगळा ऐकू येण्यासाठी ध्वनीच्या स्त्रोतापासून परावर्तक पृष्ठभागाचे अंतर कमीत कमी 17.2 मीटर असावे लागते.
ii) वर्गात समोरच्या भिंतींमधील अंतर, तसेच छताची जमिनीपासूनची उंची 17.2 मीटरपेक्षा कमी असते.
iii) त्यामुळे वर्गात निर्माण झालेला प्रतिध्वनी आगण ऐकू शकत नाही.
3. खालील प्रश्नांची उत्तरे तुमच्या शब्दात लिहा.
अ. प्रतिध्वनी म्हणजे काय ? प्रतिध्वनी सुस्पष्ट ऐकू येण्यासाठी कोणकोणत्या बाबी आवश्यक असतात ?
उत्तर :
प्रतिध्वनी म्हणजे मूळ ध्वनीची कोणत्याही पृष्ठभागावरून परावर्तनामुळे होणारी पुनरावृत्ती होय.
i) सभोवतालचे तापमान आणि ध्वनीचा स्त्रोत व परावर्ततशील पृष्ठभाग यांमधील अंतर हे दोन घटक प्रतिध्वनीच्या निर्मितीत महत्त्वाचे असतात.
ii) 22°C तापमानाला ध्वनीला हवेतील वेग 344 मीटर/सेकंद असतो. आपल्या मेंदूत ध्वनीचे सातत्य सुमारे 0.1 सेकंद असते. त्यामुळे ध्वनी अडथळ्यापर्यंत जाऊन पुन्हा श्रोत्यांच्या कानापर्यंत 0.1 सेकंदापेक्षा जास्त वेळाने पोहचला तरच आपल्याला तो स्वतंत्र ध्वनी म्हणून ऐकू येईल.
iii) अंतर = वेग X काल
iv) = 344 मीटर/सेकंद X 0.1 सेकंद
v) = 34.4 मीटर
vi) अशाप्रकारे, ध्वनीच्या स्त्रोतापासून अडथळ्यापर्यंतचे अंतर व पुन्हा स्त्रोतापर्यंत पोहोचण्यासाठी ध्वनीने किमान 34.4 मीटर अंतर पार करणे आवश्यक आहे.
vii) त्यामुळे सुस्पष्ट प्रतिध्वनी ऐकण्यासाठी ध्वनीच्या स्त्रोतापासून अडथळ्यापर्यंतचे कमीत कमी अंतर वरील अंतराच्या निम्मे म्हणजे 17.2 मीटर असावे लागते.
viii) वेगवेगळ्या तापमानाला ही अंतरे वेगवेगळी असतात.
आ. विजयपूरच्या गोलघुमटाची रचना अभ्यासा व तेथे अनेक प्रतिध्वनी ऐकू येण्याची कारणमीमांसा करा.
उत्तर :
i) विजयपूर येथील गोलघुमट ध्वनीशास्त्राच्या दृष्टीने वैशिष्ट्यपूर्वका संरचित आहे. येथे कोणताही आवाज जवळपास 10 वेळा प्रतिध्वनित होतो.
ii) याची मूळ संरचना 47.5 मीटर (156 फुट) आकाराच्या घनांनी बनलेली आहे. ज्याच्यावर 44 मीटर (144 फुट) बाहेरील व्यासाचा एक मोठा घुमट बसवलेला आहे.
iii) गोलघुमटाच्या चार बाजूंनी चार उंच मनोरे आहेत. त्यांना आठ मजले आहेत. ज्यामुळे ध्वनी परावर्तित होतो व प्रतिध्वनी ऐकू येतो.
इ. प्रतिध्वनी निर्माण होऊ नये म्हणून वर्गखोलीची मोजमापे व रचना कशी असावी ?
उत्तर :
i) प्रतिध्वनी ऐकण्यासाठी 22°C तापमानाला ध्वनीच्या स्त्रोतापासून परावर्तनशील पृष्ठभागापर्यंतचे कमीत कमी अंतर 17.2 मीटर असावे लागते.
ii) वर्गखोलीची रचना करताना वर्गातील पुढील भिंतीवरील अंतर व ता जमिनीपासून उंची 17 मीटर पेक्षा कमी ठेवल्यास प्रतिध्वनी निर्माण होणार नाही.
4. ध्वनीशोषक साहित्याचा वापर कोणत्या ठिकाणी व का केला जातो ?
उत्तर :
i) ध्वनीशोषक साहित्याचा वापर सभागृहांमध्ये तसेच चित्रपटगृहामध्ये केला जातो.
ii) अनावश्यक निनाद टाळण्यासाठी तसेच प्रतिध्वनी निर्माण न होण्यासाठी सभागृहांमध्ये तसेच चित्रपटगृहांमध्ये ध्वनिशोषक साहित्याचा वापर केला जातो.
5. उदाहरणे सोडवा.
अ. 0°C तापमानाला ध्वनीला हवेतील वेग 332 m/s आहे. तो प्रतिअंश सेल्सिअस ला 0.6 m/s ने वाढल्यास 344 m/s ला हवेचे तापमान किती असेल ?
उत्तर :
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°C
हवेचे तापमान = 20°C
आ. निताला वीज चमकल्याच्या 4 सेकंदांनंतर विजेचा आवाज ऐकू आला तर वीज नितापासून किती अंतरावर असेल ?
ध्वनीचा हवेतील वेग = 340 m/s
उत्तर :
दिलेले : t = 4s, v=340m/s, s= ?
v = s/t
∴ s = vt
s = 340 X 4
s = 1360m
वीज नीतापासून 1360 मीटर अंतरावर असेल.
इ. सुनील दोन समांतर भिंतींच्यामध्ये उभा आहे. त्याच्यापासून सर्वात जवळची भिंत 660 मीटर अंतरावर आहे. तो ओरडल्यानंतर 4 सेकंदांनंतर त्याला पहिला प्रतिध्वनी ऐकू आला व नंतर 2 सेकंदांनंतर दुसरा प्रतिध्वनी ऐकू आला तर,
1. ध्वनीचा हवेतील वेग किती असेल ?
2. दोन भिंतींमधील अंतर किती असेल ?
उत्तर :
ई. हायड्रोजन गॅस दोन सारख्या बाटल्यांमध्ये (A व B) एकाच तापमानावर ठेवला आहे. बाटल्यांतील वायूचे वजन अनुक्रमे 12 ग्रॅम व 48 ग्रॅम आहे. कोणत्या बाटलीमध्ये ध्वनीची गती अधिक असेल ? किती पटीने ?
उत्तर :
उ. दोन सारख्या बाटल्यांमध्ये हेलिअम वायू भरलेला आहे. त्यातील वायूचे वजन 10 ग्रॅम व 40 ग्रॅम आहे. जर दोन्ही बाटल्यांमधील ध्वनीची गती समान असेल तर तुम्ही कोणता निष्कर्ष काढाल ?
उत्तर :
