ధ్వని

వినిపించేవన్నీ కంపనాలే!

వరండాలో ఫోన్‌మోగితే వంటగదిలోకి వినిపిస్తుంది. పెద్ద భవనాల మధ్య నిలబడి చప్పట్లు కొడితే, అవే మళ్లీ వినిపిస్తాయి. ఆడిటోరియంలో ఒకసారి పెద్దగా అరిస్తే, విడతలు విడతలుగా అదే గొంతు అనేకసార్లు వినిపించి, ఆఖరికి ఆ శబ్దం ఆగిపోతుంది. ఇవన్నీ వివిధ ధ్వని ధర్మాలు. వస్తువులు కంపిస్తే ధ్వనులు ఏర్పడతాయి. అవి యానకంలోని కణాల చలనం ద్వారా ప్రసరిస్తాయి. ఈ ధ్వని ఉత్పత్తి ప్రాథమిక  వివరాలను పోటీ పరీక్షార్థులు తెలుసుకోవాలి. ఆ యాంత్రిక తరంగాల ప్రసారం, వ్యాప్తి గురించి అర్థం చేసుకోవాలి. 

రోజూ మనుషులు, పక్షులు, గంటలు, యంత్రాలు, వాహనాలు, టెలివిజన్లు, రేడియోలు తదితర ధ్వని జనకాల నుంచి ధ్వనులను వినిపిస్తుంటాయి. ధ్వని అనేది చెవుల్లో వినికిడి అనుభూతిని కలిగించే ఒక శక్తి స్వరూపం. యాంత్రిక శక్తి, కాంతి లాంటి వేరేశక్తి రూపాలు కూడా ఉన్నాయి. పలు రకాల వస్తువులను కంపింపజేయడం వల్ల ధ్వనిని ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. ఒక రబ్బరు బ్యాండును ఒకవైపు లాగి వదిలేస్తే అది కంపనాలు చేస్తూ ధ్వనిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. వివిధ రకాల సంగీత వాయిద్యాల్లోని తీగలు కంపనాలు చేస్తూ ధ్వనిని ఉత్పత్తి చేస్తాయి.

ధ్వని ప్రసారం: ఏ పదార్థం/వస్తువు ద్వారా ధ్వని ప్రసారం జరుగుతుందో ఆ పదార్థాన్ని యానకం అంటారు. అది ఘన, ద్రవ, వాయు మొదలైన ఏ పదార్థం అయినా కావచ్చు. ధ్వని.. ఉత్పత్తి స్థానం నుంచి యానకం ద్వారా శ్రోతను చేరుతుంది. వస్తువు కంపనాలు చేసేటప్పుడు అది తన చుట్టూ యానకంలోని కణాలను కంపింపజేస్తుంది.

కంపిస్తున్న వస్తువు నుంచి కణాలన్నీ ఒకేసారి ప్రయాణించి చెవిని చేరవు. కంపిస్తున్న వస్తువును తాకుతూ ఉండే యానకంలోని కణం మొదట తన సమతుల్య స్థానం నుంచి స్థానభ్రంశం చెందుతుంది. ఫలితంగా పక్క కణం తన విరామ స్థానం నుంచి స్థానభ్రంశం చెందుతుంది. తన పక్కదానిని స్థానభ్రంశం చెందించిన తర్వాత మొదటి కణం తన యథాస్థితిని తిరిగి చేరుతుంది. ఈ విధంగా ధ్వని చెవిని చేరే వరకు యానకంలో ఈ ప్రక్రియ కొనసాగుతూనే ఉంటుంది. 

ధ్వని జనకం ద్వారా యానకంలో కలగజేసిన అలజడి యానకం ద్వారా ప్రయాణిస్తుంది. కానీ యానకంలోని కణాలు ముందుకు కదలవు. యానకంలోని కణాల సగటు స్థానంతో కంపిస్తూ, ధ్వని శక్తిని మాత్రమే ప్రసారం చేస్తాయి. యానకంలోని కణాలకు స్థితిస్థాపకత, జడత్వం అనే ధర్మం ఉంటుంది. ధ్వని ప్రయాణించే అతి సామాన్య యానకం గాలి. ఒక కంపిస్తున్న వస్తువు ముందుకు కదిలితే అది గాలిలోని కణాలను నెట్టడం ద్వారా అధికపీడన ప్రాంతాన్ని కలగజేస్తుంది. ఆ ప్రాంతాన్ని సంపీడనం అంటారు. ఈ సంపీడనం కంపిస్తున్న వస్తువు నుంచి దూరంగా జరుగుతుంది.

* కంపించే వస్తువు వెనక్కి జరిగినప్పుడు అది విరళీకరణం అనే అల్పపీడన ప్రాంతాన్ని ఏర్పరుస్తుంది.

* వస్తువు వేగంగా ముందుకు, వెనక్కి కదిలినప్పుడు సంపీడనాలు, విరళీకరణాలు గాలిలో జనిస్తాయి. ఇవి యానకం ద్వారా ధ్వని ప్రసారమయ్యేలా చేస్తాయి.

* యానకంలోని అధిక సాంద్రత కణాలు అధిక పీడనాన్ని; అల్పసాంద్రత కణాలు అల్ప పీడన ప్రాంతాన్ని కలుగజేస్తాయి.

* యానకంలో ధ్వని ప్రసారాన్ని సాంద్రత వ్యత్యాసాల ప్రసారంగా లేదా పీడన వ్యత్యాసాల ప్రసారంగా చూడవచ్చు.

ధ్వని వడి:

* ఒక యానకం ద్వారా ధ్వని నియమిత వడితో ప్రసారమవుతుంది. మెరుపు కనిపించిన కొద్దిసేపటి తర్వాత ఉరుము ధ్వని వినిపిస్తుంది. అందువల్ల కాంతి వడి కంటే ధ్వని ప్రయాణించే వడి చాలా తక్కువని తెలుస్తోంది.

* ధ్వని వడి అది ప్రయాణించే యానక లక్షణాలపై ఆధారపడుతుంది.

* యానకంలోని ధ్వని వడి ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడుతుంది.

* ధ్వని ఘనస్థితి నుంచి వాయుస్థితికి వెళ్లేటప్పుడు తగ్గుతుంది.

* ఏ యానకంలోనైనా ఉష్ణోగ్రతను పెంచితే ధ్వని వడి పెరుగుతుంది. 

ధ్వని పరావర్తనం:

* గోడకు కొట్టిన రబ్బరు బంతి ఎగిరిపడిన మాదిరిగా ఘనపదార్థం లేదా ద్రవపదార్థాన్ని తాకిన ధ్వని వెనక్కి తిరిగి ప్రయాణిస్తుంది. దీన్నే ధ్వని పరావర్తనం అంటారు. * కాంతి మాదిరి ధ్వని కూడా ఘన/ద్రవపదార్థ ఉపరితలం నుంచి పరావర్తనం చెందుతుంది.

* ధ్వని కూడా కాంతి పరావర్తన నియమాలను పాటిస్తుంది.

* ధ్వని పతన, పరావర్తన దిశలు పతన బిందువు వద్ద పరావర్తన తలానికి ఉండే లంబంతో సమాన కోణాలు చేస్తాయి. ఆ మూడు ఒకే తలంలో ఉంటాయి.

* ధ్వని తరంగాల పరావర్తనానికి నునుపు/గరకుగా ఉండే ఒక అవరోధం అవసరమవుతుంది.

ప్రతిధ్వని:

* పొడవైన పర్వతాలు/ఎత్తయిన భవనాల దగ్గర గట్టిగా అరచినా లేదా చప్పట్లు కొట్టినా కొద్దిసేపటి తర్వాత అదే శబ్దం మళ్లీ వినిపిస్తుంది. తిరిగి వినగలిగే  ఆ ధ్వనిని ప్రతిధ్వని అంటారు.

* ధ్వని సంకేతాలు మనిషి మెదడులో 0.1 సెకన్‌పాటు నిలిచి ఉంటాయి.

* దూరం నుంచి ప్రతిధ్వని వినాలంటే అసలు ధ్వనికి, పరావర్తన ధ్వనికి మధ్య కనీసం 0.1 సెకను కాలవ్యవధి ఉండాలి.

* అసలు ధ్వని యొక్క ప్రతిధ్వని వినాలంటే ధ్వనిజనకానికి, అడ్డుగోడకు మధ్య సగటు దూరం 17.2 మీ. ఉండాలి. గాలి ఉష్ణోగ్రతను బట్టి ఈ దూరం మారుతుంది.

* వరుస పరావర్తనాలు లేదా పలుమార్లు జరిగే పరావర్తనాల కారణంగా ప్రతిధ్వనులను ఒకటికంటే ఎక్కువసార్లు వినవచ్చు.

* మేఘాలు, భూమి లాంటి అనేక పరావర్తన తలాల నుంచి ధ్వని వరుస పరావర్తనాల కారణంగా ఉరుములు ఏర్పడతాయి.

ప్రతినాదం: ఒక పెద్ద హాలులో ఉత్పత్తి అయిన ధ్వని గది గోడల వల్ల అనేకసార్లు పరావర్తనం చెందుతుంది. దాని ధ్వని తీవ్రత క్రమంగా తగ్గుతూ అసలు వినపడనంత స్థాయికి చేరుతుంది. ఈ విధంగా పలుమార్లు పరావర్తనాల కారణంగా సాగతీతకు గురైన ధ్వనిని ‘ప్రతినాదం’ అంటారు.

* ఆడిటోరియం/పెద్ద హాల్‌లో ప్రతినాదం ఎక్కువగా ఉంటుంది.

* ప్రతినాదాన్ని తగ్గించడానికి సాధారణంగా ఆడిటోరియాల్లో పైకప్పు, గోడలకు ధ్వని గ్రాహక పదార్థాలైన ఫైబర్‌బోర్డులు, థర్మోకోల్, నునుపైన మందపాటి తెరలను ఉపయోగిస్తారు.

* కుర్చీలకు వాడే పదార్థాలను కూడా ధ్వనిగ్రాహక లక్షణాలను బట్టి ఎంపిక చేస్తారు. 

ధ్వని బహుళ పరావర్తనం: ఒక ధ్వని అనేకసార్లు పరావర్తనం చెందడాన్ని ‘బహుళ పరావర్తనం’ అంటారు. ధ్వని అనేకసార్లు పరావర్తనం చెందాలంటే వస్తువులు శంకు ఆకారంలో ఉండాలి. ఇవి ధ్వనిని పలుమార్లు పరావర్తనం చెందించి నేరుగా శ్రోతలకు చేరవేస్తాయి. 

ఉదా: మెగాఫోన్, హారన్స్, షెహనాయ్, క్లారినేట్, స్టెతస్కోప్‌.

0⁰C వద్ద గాలిలో ధ్వని - 331 మీ./సె.

22⁰C వద్ద గాలిలో ధ్వని వడి - 344 మీ./సె.

25⁰C వద్ద గాలిలో ధ్వని వడి - 346 మీ./సె.

0⁰C వద్ద నీటిలో ధ్వని వడి - 1435 మీ./సె.

25⁰C వద్ద నీటిలో ధ్వని వడి - 1498 మీ./సె.

25⁰C సముద్ర నీటిలో ధ్వని వడి - 1531 మీ./సె.

25⁰C వద్ద ఇనుములో ధ్వని వడి - 5950 మీ./సె.

25⁰C వద్ద స్టీల్‌లో ధ్వని వడి - 5960 మీ./సె.

25⁰C వద్ద అల్యూమినియంలో ధ్వని వడి - 6420 మీ./సె.

25⁰C వద్ద నికెల్‌లో ధ్వని వడి - 6040 మీ./సె.

25⁰C వద్ద ప్లింట్‌గాజులో ధ్వని వడి - 3980 మీ./సె.

25⁰C వద్ద H₂ వాయువులో ధ్వని వడి - 1284 మీ./సె.

25⁰C వద్ద O₂ వాయువు ధ్వని వడి - 316 మీ./సె.

25⁰C వద్ద SO₂ వాయువులో ధ్వని వడి - 213 మీ./సె.

25⁰C వద్ద హీలియం వాయవులో ధ్వని వడి - 965 మీ./సె.

ప్రాక్టీస్‌బిట్లు
 

1. ధ్వని ఏ పదార్థాల ద్వారా ప్రయాణిస్తుంది?  

1) ఘన    2) ద్రవ  3) వాయు   4) పైవన్నీ 

2. కిందివాటిలో సరికాని ప్రవచనాన్ని గుర్తించండి.

1) ధ్వని యానకం ద్వారా మాత్రమే ప్రయాణిస్తుంది.

2) యానకంలో కణాలు సగటు స్థానంతో కంపిస్తాయి. 

3) యానకంలో కణాలు ముందుకు కదులుతూ ఉంటాయి. 

4) యానకంలో కణాలు ధ్వని శక్తిని మాత్రమే ప్రసారం చేస్తాయి.

3. కంపించే వస్తువులు దేనిని ఉత్పత్తి చేస్తాయి?

1) బలం  2)  పీడనం 3) సాంద్రత 4) ధ్వని 

4. కాంతి వడి కంటే ధ్వని వడి ఏ విధంగా ఉంటుంది?

1) ఎక్కువ 2) తక్కువ 3) స్థిరం  4) శూన్యం

5. కిందివాటిలో ధ్వని వడి దేనిపై ఆధారపడుతుంది?    

 1) పీడనం 2) బలం 3) సామర్థ్యం 4) ఉష్ణోగ్రత 

6. 25⁰C వద్ద హైడ్రోజన్‌వాయువులో ధ్వని వడి ఎంత? 

1) 965 మీ./సె.        2) 315 మీ./సె. 

3) 1284 మీ./సె.        4) 213 మీ./సె.

7. 25⁰C వద్ద ప్లింట్‌గాజులో ధ్వని వడి ఎంత? 

1) 3980 మీ./సె.        2) 6040 మీ./సె.

3) 5960 మీ./సె.        4) 1498 మీ./సె.

8. ధ్వని సంకేతాలు మన మెదడులో ఎంత కాలంపాటు నిలిచి ఉంటాయి? 

9. అసలు ధ్వని యొక్క ప్రతిధ్వని వినాలంటే ధ్వని జనకానికి, అడ్డుగోడకు మధ్య సగటు దూరం ఉండాలి?

1) 34.4 మీ.    2) 20.5 మీ.  3) 17.2 మీ.   4) 25.6 మీ.

10. కింది వాటిలో బహుళ పరావర్తనాన్ని కలిగించే వస్తువును గుర్తించండి. 

1) గోళం     2) ప్లేటు   3) మెగాఫోన్‌   4) థర్మోకోల్‌ 

జవాబులు:  1-4, 2-3, 3-4, 4-2, 5-4, 6-3, 7-1, 8-1, 9-3, 10-3.

 

రచయిత: చంటి రాజుపాలెం