विभिन्न माध्यमों में ध्वनि की चाल

Speed of Sound in Different media

ध्वनि की चाल वह दर है जिस पर ध्वनि तरंगें किसी विशेष माध्यम, जैसे हवा, पानी या ठोस पदार्थ से होकर गुजरती हैं। यह माध्यम के गुणों के आधार पर भिन्न होता है।

मुख्य बिंदु

हवा में चाल

कमरे के तापमान (लगभग 20°C) पर शुष्क हवा में, ध्वनि की चाल लगभग 343 मीटर प्रति सेकंड (m/s) होती है। यह हवा में ध्वनि की चाल के लिए आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला मान है।

ध्वनि की चाल के लिए गणितीय समीकरण (v)

किसी माध्यम में ध्वनि की चाल की गणना निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करके की जा सकती है:

$v={\sqrt {\frac {B}{\rho }}}$,

जहाँ:

•    $v$ ध्वनि की चाल (मीटर/सेकेंड में) है।
•    $B$ माध्यम का थोक मापांक है, जो संपीड़न के प्रति इसके प्रतिरोध को मापता है।
•    $\rho$ माध्यम का घनत्व है (किलोग्राम प्रति घन मीटर, $kg/m^{3}$ में)।

ध्वनि के प्रयोग

साधारणतः प्रयोगशाला में ट्यूनिंग कांटा का उपयोग करके ध्वनि के प्रयोग कीये जाते हैं । File:23. Звучни виљушки.ogv

ऐसे प्रयोगों में एक ही आवृत्ति पर दोलन करने वाले दो ट्यूनिंग कांटे का उपयोग कीया जात है । कांटों में से एक को रबरयुक्त हथौड़े से मारा जा रहा है। यद्यपि केवल पहला ट्यूनिंग कांटा मारा गया है, दूसरा कांटा दूसरे कांटे से टकराने से हवा के दबाव और घनत्व में आवधिक परिवर्तन के कारण होने वाले दोलन के कारण स्पष्ट रूप से उत्तेजित होता है, जिससे कांटों के बीच एक ध्वनिक प्रतिध्वनि पैदा होती है। हालाँकि, यदि एक शूल पर धातु का एक टुकड़ा रखते हो , तो इस प्रकार का प्रभाव कम हो जाता है, और उत्तेजना कम और कम स्पष्ट हो जाती है क्योंकि प्रतिध्वनि उतने प्रभावी ढंग से प्राप्त नहीं होती है।

विभिन्न मीडिया में चाल

   सघन पदार्थों में ध्वनि तेजी से चलती है। उदाहरण के लिए, ध्वनि हवा की तुलना में पानी में तेजी से (लगभग $1500\;m/s$) चलती है क्योंकि पानी सघन होता है।

   स्टील या ग्रेनाइट जैसे ठोस पदार्थों में ध्वनि और भी तेजी से यात्रा करती है, जहां कण सघन रूप से भरे होते हैं। ठोस पदार्थों में, सामग्री के आधार पर, ध्वनि $3000\;m/s$ से लेकर $5000\;m/s$ या अधिक की चाल से यात्रा कर सकती है।

निर्वात में प्रसार

ध्वनि निर्वात के माध्यम से यात्रा नहीं कर सकती क्योंकि वहां यांत्रिक कंपन को संचारित करने के लिए कोई कण नहीं होते हैं। इसलिए, बाह्य अंतरिक्ष में, जहां निर्वात है, वहां कोई ध्वनि नहीं है।

महत्व

विभिन्न मीडिया में ध्वनि की चाल को समझना आवश्यक है क्योंकि इससे हमें यह समझाने में मदद मिलती है कि ध्वनि विभिन्न वातावरणों और सामग्रियों में कैसे व्यवहार करती है। यह इंजीनियरिंग और विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए भी महत्वपूर्ण है, जैसे संगीत वाद्ययंत्र डिजाइन करना, इकोलोकेशन का उपयोग करके दूरियां मापना और भूविज्ञान में भूकंपीय तरंगों का अध्ययन करना।

उदाहरण

यदि आप गहरे पानी में किसी पनडुब्बी में थे और आपने पतवार पर दस्तक दी, तो ध्वनि पानी के माध्यम से पतवार तक जाएगी, और आप इसे "पिंग" के रूप में सुनेंगे। पानी में ध्वनि की चाल हवा की तुलना में बहुत तेज़ होती है, इसलिए ध्वनि पानी के माध्यम से तेज़ी से यात्रा करेगी।

संक्षेप में

ध्वनि की चाल वह दर है जिस पर ध्वनि तरंगें विभिन्न माध्यमों से गुजरती हैं। यह माध्यम के गुणों, जैसे उसके घनत्व और संपीड़न क्षमता के आधार पर भिन्न होता है। विभिन्न सामग्रियों और वातावरणों में ध्वनि कैसे व्यवहार करती है, यह समझाने के लिए इन विविधताओं को समझना महत्वपूर्ण है।