Gujarat Board | Class 9Th | Science | Physics | Model Question Paper & Solution | Chapter – 12 Sound (ધ્વનિ)
Gujarat Board | Class 9Th | Science | Physics | Model Question Paper & Solution | Chapter – 12 Sound (ધ્વનિ)
પ્રશ્નોત્તર
પ્રસ્તાવના
પ્રશ્ન 1. ધ્વનિ એટલે શું? તે કેવી રીતે ઉદ્ભવે છે? [2 ગુણ]
ઉત્તર : ધ્વનિ એ ઊર્જાનું એક સ્વરૂપ છે, જે આપણા કાનમાં શ્રવણની સંવેદના ઉત્પન્ન કરે છે.
જ્યારે આપણે તાળી પાડીએ છીએ ત્યારે આપણી સ્નાયુ-શક્તિનું રૂપાંતરણ ધ્વનિ-ઊર્જામાં થાય છે. પરિણામે ધ્વનિ ઉદ્ભવે છે.
12.1 ધ્વનિનું ઉત્પાદન
પ્રવૃત્તિ 12.1 [પા.પુ. પાના નં. 160]
- એક ધ્વનિ-ચીપિયો લઈ તેને રબરના પૅડ પર અથડાવી કંપન કરાવો. તેને તમારા કાનની નજીક લાવો.
- શું તમે કોઈ ધ્વનિ સાંભળી શકો છો?
- કંપિત ધ્વનિ-ચીપિયાની એક ભુજાને તમારી આંગળી વડે સ્પર્શ કરો અને તમને થતો અનુભવ તમારા મિત્રો સાથે ચર્ચો.
- હવે એક આધાર પરથી ટેબલ ટેનિસ બૉલ કે નાના પ્લાસ્ટિકના બૉલને દોરી વડે લટકાવો. (એક મોટી સોય અને દોરી લો. દોરાના એક છેડે ગાંઠ મારો અને સોયની મદદથી બૉલને દોરીમાં પરોવો.) કંપિત ધ્વનિ-ચીપિયાને હળવેથી બૉલના સંપર્કમાં લાવો. (આકૃતિ 12.1)
- અવલોકન કરો કે શું થાય છે અને તેની ચર્ચા તમારા મિત્રો સાથે કરો.
અવલોકન : હા, આપણે ધ્વનિ સાંભળી શકીએ છીએ.
અત્રે, જ્યારે ધ્વનિ-ચીપિયાને (સ્વરકાંટાને) રબરના પૅડ (નાની ગાદલી) સાથે અફાળવામાં આવે છે ત્યારે તેની ભુજાઓ કંપિત થાય છે. પરિણામે ધ્વનિ ઉત્પન્ન થાય છે.
→ જ્યારે કંપિત ધ્વનિ-ચીપિયાની એક ભુજાને આપણે આપણી એક આંગળી અડકાવીએ છીએ ત્યારે આપણને ઝણઝણાટીનો અનુભવ થાય છે. મતલબ કે આપણને ધ્વનિ-ઉત્પાદકના કંપનનો અહેસાસ થાય છે.
→ જ્યારે કંપિત ધ્વનિ-ચીપિયાની એક ભુજાને હળવેથી (આકૃતિ 12.1 માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે) ટેબલ ટેનિસ બૉલના સંપર્કમાં લાવવામાં આવે છે ત્યારે બૉલમાં કંપન પેદા થાય છે અને આપણે ધ્વનિઉત્પાદકના કંપનોને જોઈ શકીએ છીએ.
નિષ્કર્ષ : વસ્તુને અફાળીને જ્યારે કંપિત કરવામાં આવે છે ત્યારે ધ્વનિ ઉત્પન્ન થાય છે.
પ્રવૃત્તિ 12.2 [પા.પુ. પાના નં. 160]
- એક બીકર અથવા ગ્લાસમાં ઉપરની કિનારી સુધી પાણી ભરો. કંપિત ધ્વનિ-ચીપિયાની એક ભુજાને આકૃતિ 12.2માં દર્શાવ્યા અનુસાર પાણીની સપાટી સાથે સ્પર્શ કરાવો.
- હવે, આકૃતિ 12.3માં દર્શાવ્યા અનુસાર કંપિત ધ્વનિ-ચીપિયાની બંને ભુજાઓને પાણીમાં ડુબાડો.
- બંને અવસ્થાઓમાં શું થાય છે તેનું અવલોકન કરો.
- તમારા મિત્રો સાથે વિચાર-વિમર્શ કરો કે આવું કેમ થાય છે?
અવલોકન : જ્યારે આકૃતિ 12.2માં દર્શાવ્યા મુજબ ધ્વનિચીપિયાની એક ભુજાને પાણીની સપાટીના સંપર્કમાં લાવવામાં આવે છે ત્યારે સપાટી પરનું પાણી કંપિત થાય છે અને જ્યાં ભુજા પાણીની સપાટીને અડકે છે ત્યાં જલતરંગ ઉદ્ભવે છે, જે સમગ્ર પાણીની સપાટી ૫૨ પ્રસરે છે.
→ જ્યારે આકૃતિ 12.3માં દર્શાવ્યા મુજબ ધ્વનિ-ચીપિયાની બંને ભુજાઓને (પાંખિયાઓને) પાણીમાં ડુબાડવામાં આવે છે ત્યારે બંને
ભુજાઓમાંથી સ્વતંત્ર રીતે ઉદ્ભવતા જલતરંગો એકબીજા પર સંપાત થાય છે. તેથી પાણીની ઉપલી સપાટી વધારે ઉછળે છે. પરિણામે ગ્લાસમાંથી પાણી અલ્પપ્રમાણમાં બહાર તરફ છાંટા સ્વરૂપે છંટકાય છે.
નિષ્કર્ષ : કપિત ધ્વનિ-ચીપિયાની એક ભુજા જ્યારે પાણીની સપાટીને અડકે છે ત્યારે પાણીની સમગ્ર સપાટી પર જલતરંગ પ્રસરે છે.
પણ જ્યારે કંપિત ધ્વનિ-ચીપિયાની બંને ભુજાઓને પાણીમાં ડુબાડવામાં આવે છે ત્યારે બંને ભુજાઓમાંથી સ્વતંત્ર રીતે ઉદ્ભવતાં ધ્વનિતરંગોના સંપાતીકરણને લીધે પાણીની ઉપલી સપાટી વધારે ઉછળે છે.
આમ, ધ્વનિ-ઉત્પાદક તેની સાથે સંપર્કમાં હોય તેવા માધ્યમને કૅપિત કરે છે અને તેની યાંત્રિક ઊર્જા પાણીની ગતિ-ઊર્જામાં અવિર્ભાવ પામે છે.
પ્રશ્ન 2. કંપન એટલે શું? ધ્વનિ કઈ કઈ રીતે ઉત્પન્ન થઈ શકે છે? [3 ગુણ]
ઉત્તર : કંપન એટલે કોઈ વસ્તુની ઝડપથી વારંવાર આમ-તેમ અથવા આગળ-પાછળ થતી ગતિ.
ધ્વનિ હંમેશા કેપિત વસ્તુઓ દ્વારા જ ઉદ્ભવી શકે છે.
કરીને. દા. ત., (1) તાળી પાડીને હવાના બંધારણીય ોને પિત
(2) વાયોલિનમાં ધીમો પ્રહાર કરીને / અફાળીને કે ઘસીને (ઘર્ષણ દ્વારા).
(3) સિતારના તારને પકડીને ખેંચીને,
(4) વાંસળીમાં હવા ફૂંકીને.
(5) મનુષ્યના શરીરની અંદરના વાક-તંતુઓને કંપન કરાવીને,
(6) પંખી પોતાની પાંખો ફફડાવીને.
(7) માખીની ઊડવાની વિશિષ્ટ રીતને લીધે ઉદ્દભવતો ગણગણાટનો ધ્વનિ,
(8) વિવિધ વસ્તુઓને આંચકો આપીને કે ધ્રુજાવીને કે હલાવીને.
(9) ખેંચેલ રબર-બૅન્ડને વચ્ચેથી ખેંચીને છોડી દેતાં રબ૨-બૅન્ડ કંપન કરે છે અને ધ્વનિ ઉત્પન્ન થાય છે.
પ્રવૃત્તિ 12.3 [પા.પુ. પાના નં. 161]
- જુદાં જુદાં વાજિંત્રોની યાદી તૈયાર કરો તથા તમારા મિત્રો સાથે વિચાર-વિમર્શ કરો કે ધ્વનિ ઉત્પન્ન કરવા માટે આ વાજિંત્રોનો કર્યો ભાગ કંપન કરે છે.
ચર્ચા-વિચારણા : સંગીતનાં વાદ્યોના મુખ્ય ત્રણ પ્રકારો છે :
12.2 ધ્વનિનું પ્રસરણ
પ્રશ્ન 3. ધ્વનિ, ઉદ્ગમથી શ્રોતાના કાન સુધી કેવી રીતે પહોંચે છે? [2 ગુણ ]
ઉત્તર : કંપિત વસ્તુ ધ્વનિ ઉત્પન્ન કરે છે.
→ કોઈ સ્રોતમાંથી ઉત્પન્ન થતો ધ્વનિ માધ્યમ(ઘન, પ્રવાહી કે વાયુ)માંથી પસાર થઈને શ્રોતાના કાન સુધી પહોંચે છે.
→ જ્યારે કોઈ વસ્તુ માધ્યમમાં કંપન કરે છે ત્યારે તે પોતાની આસપાસ રહેલા માધ્યમના કણોને કંપિત કરે છે. આ કણો શ્રોતાના કાન સુધી જાતે ગતિ કરીને પહોંચતા નથી.
પણ સૌપ્રથમ કંપિત વસ્તુના સંપર્કમાં રહેલ માધ્યમના કણો પોતાની સંતુલન સ્થિતિમાંથી સ્થાનાંતરિત થાય છે. પછી પોતાની બાજુમાં અડીને રહેલા કણો પ૨ (પડોશી-કણો ૫૨) આ અસર પહોંચાડે છે. પરિણામે, હવે પડોશી-કણો પોતાની સંતુલન સ્થિતિમાંથી સ્થાનાંતરિત થાય છે.
→ પડોશી-કણોનું સ્થાનાંતર થયા બાદ, કંપિત વસ્તુની પાસેના કણો પોતાની મૂળ સ્થિતિમાં પાછા આવે છે.
→ આ પ્રક્રિયા ત્યાં સુધી ચાલતી રહે છે જ્યાં સુધી ધ્વનિ શ્રોતાના કાન સુધી ન પહોંચે.
પ્રશ્ન 4. શું ધ્વનિ પ્રકાશના એક ટપકાને નૃત્ય કરાવી શકે છે? [3 ગુણ]
ઉત્તર : હા. તે સમજવા માટે નીચેની પ્રવૃત્તિ કરો.
એક ટિનનું ખાલી કેન (ડબ્બો) લો. તેની બંને બાજુઓ ખુલ્લી કરો. આકૃતિ 12.4માં બતાવ્યા મુજબ એક રબ્બરના ફુગ્ગાને કાપીને, તેને ખેંચીને ડબ્બાની એક બાજુએ લગાવો અને તેના ૫૨ રબ્બરની રિંગ ચઢાવો. આમ, ડબ્બાની એક બાજુએ સ્થિતિસ્થાપક પડદો તૈયાર થશે.
હવે, એક નાનો અરીસાનો ટુકડો (અથવા લેડીઝ ડ્રેસમાં વપરાતાં આભલા પણ ચાલે) લઈ ગુંદરની મદદથી પડદા પર મધ્યમાં એવી રીતે ચોંટાડો કે જેથી તેની ચકચકિત સપાટી ઉપર તરફ રહે.
આ કેન લઈને દીવાલથી આશરે 5 ફૂટ દૂર ઊભા રહી. તમે તમા૨ા મિત્રને બજારમાં મળતી રમકડાની લેઝર લાઇટ આપો અને તેને કહો કે અરીસા પર લેઝર પ્રકાશ આપાત કરે. આમ કરવાથી લેઝર પ્રકાશનું પરાવર્તન થતાં તે દીવાલ ૫૨ ટપકાંરૂપે દેખાશે.
હવે, તમે કેનના ખુલ્લા ભાગ આગળથી બોલશો તો તે પ્રકાશનું ટપકું દીવાલ પર ધ્રૂજતું જણાશે. જો તમે મોટેથી બોલશો તો આ ટપકું દીવાલ પર નૃત્ય કરતું જણાશે. આ પ્રકાશનું ટપકું કેમ નૃત્ય કરે છે તેના કારણની ચર્ચા તમે તમારા મિત્રો સાથે કરો.
[નોંધ : ( 1 ) લેઝર લાઇટ એ તીવ્ર ઊર્જાવાળું પ્રકાશનું કિરણ છે. તેથી તે તમારી આંખમાં ન પડે તેની કાળજી રાખો તેમજ લેઝર લાઇટ તરફ સીધું જોવાનું પણ ટાળો.
( 2 ) જો લેઝર લાઇટ ન હોય, તો કોઈ પ્રકાશ-ઉદ્ગમ લો અને તેમાંથી આવતા પ્રકાશના માર્ગમાં સ્લિટ ગોઠવો. જેથી કરીને સ્લિટમાંથી બહાર નીકળતો પ્રકાશ અરીસા પર આપાત થાય.]
અવલોકન : આપણે જ્યારે મોટેથી બોલીએ છીએ ત્યારે કેનમાં ધ્વનિના સંગત તરંગો ઉદ્ભવે છે અને તેમાં રહેલી હવામાં સંઘનન અને વિઘનન રચાય છે. આથી આ હવાના સંપર્કમાં રહેલો પડદો ધ્રુજારી અનુભવે છે. પરિણામે તેની સાથે ચોંટાડેલ અરીસો પણ ધ્રૂજે છે.
અરીસા પર આપાત થતો પ્રકાશ પરાવર્તન પામી દીવાલ પર પ્રતિબિંબ રચે છે, જ્યારે અરીસો ધ્રુજારી અનુભવે ત્યારે અરીસા અને આપાતકિરણ વચ્ચેનો આપાતકોણ સતત બદલાય છે અને પરાવર્તનકોણ પણ સતત બદલાય છે. પરિણામે દીવાલ પર પ્રકાશનું ટપકું નૃત્ય – ડાન્સ કરતું જણાશે.
પ્રશ્ન 5. સંઘનન અને વિઘનન એટલે શું? ધ્વનિતરંગોનું નિર્માણ અને પ્રસરણ આકૃતિ દોરી સમજાવો. [3 ગુણ]
અથવા
માધ્યમમાં ઘનતા-સ્પંદન અથવા દબાણ-સ્પંદનના રૂપમાં ધ્વનિનું પ્રસરણ કેવી રીતે થાય છે? સમજાવો.
ઉત્તર : હવા જેવા સામાન્ય માધ્યમમાં જ્યારે કોઈ વસ્તુને કંપિત કરવામાં આવે છે ત્યારે કંપિત વસ્તુ આગળની તરફ ખસે છે, ત્યારે પોતાની સામેની હવાને ધક્કો મારી સંકોચન ઉત્પન્ન કરે છે અને આ રીતે ત્યાં એક ઉચ્ચ દબાણનું ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે. આ ક્ષેત્રને સંઘનન (Compression – C) કહે છે. પછી આ સંઘનન કંપિત વસ્તુથી દૂર તરફ ગતિ શરૂ કરે છે.
જ્યારે કંપિત વસ્તુ પાછળની તરફ ખસે છે ત્યારે નીચા દબાણનું ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે, જેને વિઘનન (Rarefaction – R) કહે છે.
આમ, જ્યારે વસ્તુ કંપન કરતી હોય ત્યારે હવામાં સંઘનન અને વિઘનનની એક શ્રેણી રચાય છે.
આ સંઘનન અને વિઘનન ધ્વનિતરંગોનું નિર્માણ કરે છે, જે માધ્યમમાં પ્રસરણ પામે છે.
→ સંઘનન ઉચ્ચ દબાણનું ક્ષેત્ર છે, જ્યારે વિઘનન નિમ્ન દબાણનું ક્ષેત્ર છે.
→ દબાણ માધ્યમના આપેલ કદમાં રહેલા કણોની સંખ્યા પર આધારિત હોય છે. કોઈ માધ્યમમાં કે વિસ્તારમાં કણોની વધારે ઘનતા વધારે દબાણ અને ઓછી ઘનતા ઓછું દબાણ દર્શાવે છે.
આમ, ધ્વનિનું પ્રસરણ માધ્યમમાં ઘનતા-સ્પંદન અથવા દબાણસ્પંદન સ્વરૂપે જોવા મળે છે.
Intext પ્રશ્નોત્તર
પ્રશ્ન 6. કોઈ માધ્યમમાં કંપિત વસ્તુ દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ ધ્વનિ તમારા કાન સુધી કેવી રીતે પહોંચે છે? [1 ગુણ]
ઉત્તર : કંપિત વસ્તુ દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલો ધ્વનિ, માધ્યમમાં કણોની કંપિત ગતિને લીધે ઉદ્ભવતાં સંઘનન અને વિધનનની શ્રેણીના રૂપમાં પ્રસરણ પામે છે, જે આપણા કાન સુધી ધ્વનિતરંગો સ્વરૂપે પહોંચે છે.
12.2.1 ધ્વનિ-પ્રસરણ માટે માધ્યમની આવશ્યકતા હોય છે
પ્રશ્ન 7. ધ્વનિતરંગના પ્રસરણ માટે શાની આવશ્યકતા છે? તેને કેવા પ્રકારનું તરંગ કહે છે? [2 ગુણ]
ઉત્તર : ધ્વનિતરંગના પ્રસરણ માટે માધ્યમ(જેમ કે, હવા, પાણી, સ્ટીલ વગેરે)ની આવશ્યકતા છે.
→ ધ્વનિતરંગ શૂન્યાવકાશમાં પ્રસરી શકતું નથી.
→ તેથી ધ્વનિતરંગને યાંત્રિક તરંગ કહે છે.
પ્રશ્ન 8. ધ્વનિતરંગોના પ્રસરણ માટે માધ્યમની આવશ્યકતા તે સમજાવતો પ્રયોગ આકૃતિ દોરીને વર્ણવો. [3 ગુણ]
ઉત્તર : એક વિદ્યુત ઘંટડી અને એક કાચની હવાચુસ્ત બેલ જાર લો.
→ વિદ્યુત ઘંટડીને બેલ જારમાં લટકાવો.
→ આકૃતિ 12.6માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે બેલ જારને હવાશોષક પંપ (ૉક્યુમ પંપ) સાથે જોડો.
પદ્ધતિ : વિદ્યુત ઘંટડીમાં બહારથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરતાં (સ્વિચ ON કરતાં) ઘંટડીનો અવાજ બહાર સંભળાય છે.
→ હવે, હવાશોષક પંપને ચાલુ કરતાં બેલ જારમાંથી હવા / વાયુ ધીરે ધીરે બહાર નીકળે છે પણ વિદ્યુત ઘંટડીમાં વહેતો પ્રવાહ પહેલાંના જેટલો જ હોવા છતાં હવે વિદ્યુત ઘંટડીનો અવાજ ધીમો થતો જાય છે.
→ થોડા સમય બાદ જ્યારે બેલ જારમાં બહુ જ ઓછી હવા રહે છે ત્યારે વિદ્યુત ઘંટડીનો ખૂબ જ ધીમો અવાજ સંભળાય છે.
→ જ્યારે બેલ જારમાંથી બધી જ હવા કાઢી લેવામાં આવે, ત્યારે વિદ્યુત ઘંટડીનો અવાજ બિલકુલ સંભળાતો નથી.
નિષ્કર્ષ : ધ્વનિતરંગોને પ્રસરવા માટે માધ્યમ (અહીં હવા) આવશ્યક છે.
Intext પ્રશ્નોત્તર
પ્રશ્ન 9. તમારી શાળાનો ઘંટ, ધ્વનિ કેવી રીતે ઉત્પન્ન કરે છે તે સમજાવો. [1 ગુણ]
ઉત્તર : જ્યારે શાળાના ઘંટ પર હથોડી અફાળવામાં આવે છે ત્યારે તે કંપન-ગતિ કરવા લાગે છે. પરિણામે કંપિત ઘંટમાંથી ધ્વનિ ઉત્પન્ન થાય છે.
પ્રશ્ન 10. ધ્વનિતરંગોને યાંત્રિક તરંગો કેમ કહે છે? [1 ગુણ]
ઉત્તર : જે તરંગના પ્રસરણ માટે માધ્યમ જરૂરી છે, તે તરંગને યાંત્રિક તરંગ કહે છે. ધ્વનિતરંગોના પ્રસરણ માટે પણ માધ્યમ જરૂરી છે. તેથી ધ્વનિતરંગોને યાંત્રિક તરંગો કહે છે.
પ્રશ્ન 11. માની લો કે તમે તમારા મિત્ર સાથે ચંદ્ર પર ગયા છો. શું તમે તમારા મિત્ર દ્વારા ઉત્પન્ન કરવામાં આવેલ ધ્વનિ સાંભળી શકશો? [1 ગુણ]
ઉત્તર : ના. હું મારા મિત્ર દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલો ધ્વનિ સાંભળી શકીશ નહીં.
ધ્વનિતરંગોના પ્રસરણ માટે માધ્યમ (ા. ત., હવા) જરૂરી છે. ચંદ્ર ૫૨ વાતાવરણ (માધ્યમ) નથી. આમ, ચંદ્ર પર શૂન્યાવકાશ હોવાથી ધ્વનિતરંગોનું પ્રસરણ થતું નથી.
12.2.2 ધ્વનિતરંગો સંગત તરંગો છે
પ્રશ્ન 12, સંગત તરંગ એટલે શું? ધ્વનિના તરંગને સંગત તરંગ ક્રમ કહે છે? 12 ગુણ]
ઉત્તર : જે તરંગના પ્રસરણ દરમિયાન માધ્યમના કણોના દોલનો / કંપનો તરંગ-પ્રસરણની દિશામાં જ થતા હોય તેવા તરંગને સંગત તરંગ કહે છે.
→ સંગત તરંગો સંઘનન અને વિઘનન દ્વારા આગળ વધે છે.
→ હવે, ધ્વનિતરંગ એટલે માધ્યમમાં રચાતી સંઘનન અને વિઘનનની શ્રેણી, જે ગતિશીલ હોય છે.
તેથી ધ્વનિના તરંગને સંગત તરંગ કહે છે.
પ્રશ્ન 13. લંબગત તરંગ એટલે શું? આકૃતિ દોરીને સમજાવો. તેના ઉદાહરણ આપો. [3 ગુણ)
ઉત્તર : જે તરંગના પ્રસરણ દરમિયાન માધ્યમના કણોનાં દોલનો તરંગ-પ્રસરણની દિશાને લંબ દિશામાં થતાં હોય, તેવા તરંગને લંબગત તરંગ કહે છે.
આકૃતિ 12.8માં લિંકીના એક છેડાને મિત્ર પકડી રાખે છે. હવે સ્લિંકીના ડાબી બાજુના છેડાને ઉ૫૨-નીચે કરવામાં આવે, તો લિંકીમાં તરંગ રચાય છે, જે તેમાં આગળ ને આગળ વધતું જાય છે. આ પ્રકારના તરંગને લંબગત તરંગ કહે છે.
→ ખેંચેલી (યોગ્ય તણાવવાળી) દોરીને અથવા તારને તેની લંબાઈને લંબરૂપે દોલન આપવામાં આવે ત્યારે તેમાં લંબગત તરંગ ઉત્પન્ન થાય છે.
પ્રકાશનાં તરંગો લંબગત તરંગો છે. પણ અહીં માધ્યમના કણો અથવા માધ્યમના દબાણ કે ઘનતા દોલિત થતા નથી. પ્રકાશનાં તરંગો યાંત્રિક તરંગો નથી.
નોંધ : પ્રકાશનાં તરંગોના પ્રસરણના કિસ્સામાં વિદ્યુતક્ષેત્ર (સદિશ) અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર(દેશ)નાં દોલનો એકબીજાને લંબરૂપે અને પ્રસરણ દિશાને પણ લંબરૂપે થાય છે.
12.2.3 ધ્વનિતરંગોના ગુણધર્મો
પ્રશ્ન 14. ધ્વનિતરંગોને આલેખ સ્વરૂપે દર્શાવો અને તેનું વર્ણન કરો. [4 ગુણ]
ઉત્તર : ધ્વનિતરંગોને આલેખ સ્વરૂપે આકૃતિ 12.9 (c)માં દર્શાવેલ છે, જે દર્શાવે છે કે જ્યારે ધ્વનિતરંગ કોઈ માધ્યમમાં ગતિ કરે છે ત્યારે સમય સાથે માધ્યમની ઘનતા અને દબાણમાં કેવાં પરિવર્તનો થાય છે.
→ કોઈ નિશ્ચિત સમય પર માધ્યમની ઘનતા તથા દબાણ તેમનાં સરેરાશ મૂલ્યની ઉપ૨ તથા નીચે અંતરની સાથે બદલાય છે. આકૃતિ 12.9 (a) અને 12.9 (b) દર્શાવે છે કે જ્યારે ધ્વનિતરંગ માધ્યમમાં પ્રસરણ પામે છે ત્યારે માધ્યમની ઘનતા અને દબાણમાં કેવા ફેરફારો થાય છે.
→ સંઘનન એક એવો વિસ્તાર (ક્ષેત્ર) છે કે જ્યાં કણ-કણ પાસે પાસે આવી જાય છે, જેને વક્રના ઉપરના ભાગ તરીકે દર્શાવેલ છે (આકૃતિ 12.9 (c)).
ટોચ મહત્તમ સંઘનનના વિસ્તારને દર્શાવે છે. આમ, સંઘનન એવો વિસ્તાર છે કે જ્યાં ઘનતા અને દબાણ વધારે હોય છે.
→ વિઘનન એક એવો વિસ્તાર છે કે જ્યાં કણ-કણ એકબીજાથી દૂર જાય છે, જેને વક્રના નીચેના ભાગ તરીકે દર્શાવેલ છે (આકૃતિ 12.9 (c)).
ખાડો મહત્તમ વિધનનના વિસ્તારને દર્શાવે છે. આમ, વિઘનન એવો વિસ્તાર છે કે જ્યાં ઘનતા અને દબાણ ઓછા હોય છે.
→ ટોચને તરંગનું શૃંગ તથા ખાડાને ગર્ત કહે છે.
પ્રશ્ન 15. સંગત તરંગની તરંગલંબાઈ વિશે જરૂરી સમજ આપો. [2 ગુણ]
ઉત્તર : સંગત તરંગમાં બે ક્રમિક સંઘનન અથવા બે ક્રમિક વિધનન વચ્ચેના અંતરને સંગત તરંગની તરંગલંબાઈ કહે છે.
→ તરંગલંબાઈને સામાન્ય રીતે 2 (ગ્રીક અક્ષર લૅમ્પા) વડે દર્શાવાય છે.
→ તરંગલંબાઈનો SI એકમ મીટર (m) છે.
→ ઘણી વખત તરંગલંબાઈને નાના એકમ ઍગસ્ટ્રોમ(સંજ્ઞા : Å)માં દર્શાવવામાં આવે છે.
1 Å = 10-10 m (અથવા 1 Å = 10-8 cm)
પ્રશ્ન 16. સંગત તરંગની આવૃત્તિ વિશે સમજ આપો. [2 ગુણ]
ઉત્તર : ધ્વનિ કોઈ માધ્યમમાં પ્રસરણ પામે છે ત્યારે માધ્યમની ઘનતા કોઈ મહત્તમ તથા લઘુતમ મૂલ્યોની વચ્ચે બદલાય છે.
→ માધ્યમની ઘનતા અધિકતમ મૂલ્યથી લઘુતમ મૂલ્ય સુધી જઈ, ફરી અધિકતમ મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે ત્યારે એક દોલન પૂરું થાય છે.
→ એકમ સમયમાં થતાં દોલનોની કુલ સંખ્યાને ધ્વનિતરંગની આવૃત્તિ કહે છે.
→ માધ્યમમાં કોઈ નિશ્ચિત બિંદુ પાસેથી એકમ સમયમાં પસાર થતા સંઘનનો અથવા વિઘનનોની સંખ્યાને ધ્વનિતરંગની આવૃત્તિ કહે છે.
→ આવૃત્તિને સામાન્ય રીતે v (ગ્રીક મૂળાક્ષર ન્યૂ) વડે દર્શાવાય છે.
→ આવૃત્તિનો SI એકમ હર્ટ્ઝ (Hz) છે.
પ્રશ્ન 17. સંગત તરંગના આવર્તકાળ વિશે સમજ આપો. [2 ગુણ]
ઉત્તર : માધ્યમમાં કોઈ નિશ્ચિત બિંદુ પાસેથી બે ક્રમિક સંઘનનો કે બે ક્રમિક વિધનનોને પસાર થવા માટે લાગતા સમયને તરંગનો આવર્તકાળ કહે છે.
અથવા
માધ્યમની ઘનતાના એક સંપૂર્ણ દોલન માટે લીધેલ સમયને ધ્વનિતરંગનો આવર્તકાળ કહે છે.
→ આવર્તકાળને T સંજ્ઞાથી દર્શાવાય છે.
→ આવર્તકાળનો SI એકમ સેકન્ડ (s) છે.
→ આવૃત્તિ અને આવર્તકાળ વચ્ચેનો સંબંધ નીચે મુજબ છે :
v = 1/T
પ્રશ્ન 18. ટૂંક નોંધ લખો : પિચ [3 ગુણ]
ઉત્તર : ધ્વનિનો જે ગુણધર્મ તેની મહત્તા (Highness) અને ન્યૂનતા (Lowness) રજૂ કરે છે, તેને પિચ કહે છે.
→ પિચ એ ધ્વનિની આવૃત્તિ સાથે સંબંધિત છે, પણ પિચ અને આવૃત્તિ એકસમાન નથી. કારણ કે પિચમાં માનસશાસ્ત્રીય સમજ સમાવિષ્ટ છે, જે શરીરવિજ્ઞાનસંબંધી છે.
→ કોઈ ઉત્સર્જિત ધ્વનિની આવૃત્તિનું આપણું મસ્તિષ્ક કેવું અર્થઘટન કરે છે, તેને પિચ કહે છે.
→પિચ એ આત્મલક્ષી (વ્યક્તિલક્ષી) રાશિ છે. તે કોઈ ભૌતિક રાશિ નથી. તેથી કોઈ સાધન દ્વારા ચોક્કસપણે તે માપી શકાતી નથી.
→ પિચ એ ધ્વનિની એવી લાક્ષણિકતા છે, જે તીણા અને ઘેરા અવાજ (ધ્વનિ) વચ્ચેનો ભેદ પારખવામાં સહાયક બને છે.
→ સ્ત્રીનો અવાજ પુરુષના અવાજ કરતાં તીણો હોય છે, એનું કારણ એ છે કે સ્ત્રીના અવાજની આવૃત્તિ, પુરુષના અવાજ કરતાં ઊંચી હોય છે.
→ કોઈ ધ્વનિ-સ્રોતનું કંપન જેટલી ઝડપથી થાય છે, તેની આવૃત્તિ તેટલી જ વધારે હોય છે તથા તેની પિચ પણ વધારે હોય છે.
→ આમ, ઊંચી પિચવાળો ધ્વનિ માધ્યમના કોઈ નિશ્ચિત બિંદુ પાસેથી એકમ સમયમાં પસાર થતાં વધુ સંખ્યાના સંઘનન તથા વિઘનન સાથે સંબંધિત છે. (આકૃતિ 12.10 (a)).
→ જે ધ્વનિની પિચ ઓછી હોય તેની આવૃત્તિ પણ ઓછી હોય છે, જે આકૃતિ 12.10 (b)માં દર્શાવેલ છે.
→ ટૂંકમાં, વધુ પિચવાળા ધ્વનિની આવૃત્તિ વધુ તથા ઓછી પિચવાળા ધ્વનિની આવૃત્તિ ઓછી હોય છે.
પ્રશ્ન 19. તરંગના કંપવિસ્તાર વિશે જરૂરી સમજ આપો. [2 ગુણ]
ઉત્તર : તરંગ-પ્રસરણની ઘટના દરમિયાન મૂળ મધ્યમાન સ્થાનથી કોઈ એક તરફ, માધ્યમના કણના મહત્તમ સ્થાનાંતરને તરંગનો કંપવિસ્તાર કહે છે.
→ કંપવિસ્તારને A સંજ્ઞાથી દર્શાવાય છે.
→ કંપવિસ્તારનો SI એકમ મીટર (m) છે.
→ ધ્વનિના કિસ્સામાં, કંપવિસ્તારનો SI એકમ kg m−3 (ઘનતાનો એકમ) અથવા Nm-2 (દબાણનો એકમ) છે.
પ્રશ્ન 20. ધ્વનિની પ્રબળતા વિશે જરૂરી સમજ આપો. [3 ગુણ]
ઉત્તર : ધ્વનિના કંપવિસ્તારની માનસશાસ્ત્રીય સમજ, જે શરીરવિજ્ઞાનસંબંધી છે, તેને ધ્વનિની પ્રબળતા કહે છે.
→ જ્યારે ધ્વનિ શ્રોતાના કાન પર પડે છે ત્યારે કાનમાં સંવેદના પેદા કરે છે. કેટલાક ધ્વનિ પ્રબળ અને કેટલાક ધ્વનિ મૃદુ હોય છે.
→ પ્રબળ ધ્વનિ અને મૃદુ ધ્વનિ વચ્ચેનો તફાવત જેના લીધે શ્રોતાના કાનમાં ઉદ્ભવતી સંવેદના વડે નક્કી થાય છે, તેને ધ્વનિની પ્રબળતા કહે છે.
→ જો આપેલ ધ્વનિ-ચીપિયા(સ્વરકાંટા)ને ધીરેથી રબરના પૅડ પર અફાળવામાં આવે, તો આપણને સંભળાતો ધ્વનિ મૃદુ હોય છે. પણ જો તે જ ધ્વનિ-ચીપિયાને ખૂબ જોરથી રબરના પૅડ પર અફાળવામાં આવે, તો આપણને સંભળાતો ધ્વનિ પ્રબળ હોય છે.
→ અહીં બંને ધ્વનિ એક જ સ્વરકાંટા વડે ઉત્પન્ન કરેલા છે. તેથી તેમની આવૃત્તિ અથવા તરંગ-આકૃતિઓ (Wave-forms) સમાન છે. પણ મૃદુ ધ્વનિનો કંપવિસ્તાર નાનો છે, જ્યારે પ્રબળ ધ્વનિનો કંપવિસ્તાર મોટો છે.
→ આમ, ધ્વનિની પ્રબળતા અને મૃદુતા તરંગના કંપવિસ્તાર વડે જાણી શકાય છે.
→ પ્રબળ ધ્વનિ લાંબા અંતર સુધી જઈ શકે છે, કારણ કે તેની સાથે વધારે ઊર્જા સંકળાયેલી હોય છે.
પ્રશ્ન 21. ટૂંકમાં સમજાવો : ધ્વનિની ગુણવત્તા [3 ગુણ]
અથવા
ધ્વનિ ગુણતા (timbre–ટૅમ્બર) વિશે ટૂંકનોંધ લખો.
ઉત્તર : ટૅમ્બર – ધ્વનિ ગુણતા એક એવી લાક્ષણિકતા છે કે જે આપણને સમાન પિચ અને પ્રબળતા ધરાવતાં ધ્વનિઓને એકબીજાથી જુદા પાડવાની ક્ષમતા આપે છે.
→ જે ધ્વનિ સુખદ અનુભવ આપે છે, તેની ગુણવત્તા વધુ સારી ગણાય છે.
→ ધ્વનિ ગુણતા ધ્વનિના તરંગરૂપ – તરંગાકાર (Wave-form) વડે જાણી શકાય છે.
→ જુદા જુદા વ્યક્તિઓનો અવાજ તથા સંગીતનાં વિવિધ સાધનોવાઘોની ગુણવત્તા અલગ અલગ હોય છે. તેથી તેમનું તરંગરૂપ જુદું જુદું હોય છે.
→ આકૃતિ 12.12 (a) એ એક ધ્વનિ-ચીપિયામાંથી ઉદ્ભવેલ ધ્વનિનું તરંગરૂપ છે. ધ્વનિ-ચીપિયામાંથી ઉદ્ભવેલ ધ્વનિ એક જ આવૃત્તિનો બનેલો હોય છે.
→ એક જ આવૃત્તિ ધરાવતા ધ્વનિને લય – ટોન (Tone) કહે છે.
→ આકૃતિ 12.12 (b) એ વાયોલિન વાદ્ય દ્વારા ઉદ્ભવેલ ધ્વનિનું તરંગરૂપ છે. જેમાં ઘણી બધી આવૃત્તિઓનું મિશ્રણ થયેલું છે.
→ અનેક આવૃત્તિઓના મિશ્રણથી ઉત્પન્ન થતા ધ્વનિને સ્વર – નોટ (Note) કહે છે.
→ ધ્વનિ-ચીપિયામાંથી ઉદ્ભવતો ધ્વનિ એક જ આવૃત્તિનો બનેલો હોવાથી તેને શુદ્ધ સ્વર (સૂર) કહે છે.
→ અનિચ્છિત ધ્વનિ એટલે ઘોંઘાટ. ઘોંઘાટ કર્ણપ્રિય હોતો નથી. તે ડેસિબલ (decibel) માપક્રમ પર માપવામાં આવે છે. તેનું માપ 0 dBથી 130 dB છે.
→ વધુ ડેસિબલ ધરાવતો ઘોંઘાટ આપણા શરીરને હાનિકારક હોય છે.
→ શ્રેષ્ઠ સંગીત સાંભળવામાં સુખદ અનુભવ આપે છે અને તે ઉચ્ચ ગુણવત્તા ધરાવે છે.
Intext પ્રશ્નોત્તર
પ્રશ્ન 22. તરંગનો કયો ગુણધર્મ નીચે દર્શાવેલ બાબતો નક્કી કરે છે? [2 ગુણ]
(a) પ્રબળતા (b) પિચ
ઉત્તર : (a) ધ્વનિતરંગનો કંપવિસ્તાર તેની પ્રબળતા નક્કી કરે છે.
(b) ધ્વનિતરંગની આવૃત્તિ તેની પિચ નક્કી કરે છે.
પ્રશ્ન 23. અનુમાન લગાવો કે નીચેનામાંથી કયા ધ્વનિની પિચ વધારે છે? [1 ગુણ)
(a) ગિટાર (b) કારનું હૉર્ન
ઉત્તર : (a) ગિટાર
કારણ કે ગિટાર વડે ઉદ્ભવતા ધ્વનિની આવૃત્તિ, કારના હૉર્ન વડે ઉદ્ભવતા ધ્વનિની આવૃત્તિ કરતાં વધુ હોય છે. તેથી ગિટારના ધ્વનિની પિચ, કારના હૉર્નના ધ્વનિની પિચ કરતાં વધુ હોય છે.
પ્રશ્ન 24. તરંગના વેગ વિશે જરૂરી સમજ આપો. [2 ગુણ]
ઉત્તર : માધ્યમમાં ધ્વનિતરંગના સંઘનન અથવા વિઘનન દ્વારા એકમ સમયમાં કાપેલ અંતરને ધ્વનિતરંગનો વેગ કહે છે.
→ આપેલ માધ્યમમાં સમાન ભૌતિક પરિસ્થિતિમાં ધ્વનિનો વેગ બધી આવૃત્તિઓ માટે સમાન હોય છે.
Intext પ્રશ્નોત્તર
પ્રશ્ન 25. કોઈ ધ્વનિતરંગ માટે તરંગલંબાઈ, આવૃત્તિ, આવર્તકાળ અને કંપવિસ્તાર એટલે શું? [પ્રત્યેકનો 1 ગુણ ]
ઉત્તર : તરંગલંબાઈ (λ) : સંગત તરંગમાં બે ક્રમિક સંઘનન (C) અથવા બે ક્રમિક વિઘનન (R) વચ્ચેના અંતરને સંગત તરંગની તરંગલંબાઈ કહે છે.
આવૃત્તિ (v) : માધ્યમમાં કોઈ નિશ્ચિત બિંદુ પાસેથી એકમ સમયમાં પસાર થતા સંઘનનો અથવા વિધનનોની સંખ્યાને ધ્વનિતરંગની આવૃત્તિ કહે છે.
આવર્તકાળ (T) : માધ્યમમાં કોઈ નિશ્ચિત બિંદુ પાસેથી બે ક્રમિક સંઘનનો કે બે ક્રમિક વિઘનનોને પસાર થવા માટે લાગતા સમયને ધ્વનિતરંગનો આવર્તકાળ કહે છે.
કંપવિસ્તાર (A) : તરંગ-પ્રસરણની ઘટના દરમિયાન મૂળ મધ્યમાન સ્થાનથી કોઈ એક તરફ, માધ્યમના કણના મહત્તમ સ્થાનાંતરને તરંગનો કંપવિસ્તાર કહે છે.
પ્રશ્ન 26. કોઈ ધ્વનિતરંગની તરંગલંબાઈ તથા આવૃત્તિ તેના વેગ સાથે કેવો સંબંધ ધરાવે છે? [1 ગુણ]
ઉત્તર : ધ્વનિતરંગની તરંગલંબાઈ λ, આવૃત્તિ v અને તરંગના વેગ v વચ્ચેનો સંબંધ v = vλ છે.
વેગ = આવૃત્તિ × તરંગલંબાઈ
પ્રશ્ન 27. આપેલ માધ્યમમાં એક ધ્વનિતરંગની આવૃત્તિ 220 Hz અને ઝડપ 440 m s−1 છે. આ તરંગની તરંગલંબાઈ ગણો. [1 ગુણ)
ઉકેલ : અહીં, આવૃત્તિ v = 220 Hz; ઝડપ v = 440 m s-1; તરંગલંબાઈ λ = ?
પ્રશ્ન 28. કોઈ ધ્વનિ-સ્રોતથી 450 m દૂર બેઠેલ કોઈ વ્યક્તિ 500 Hzનો ટોન સાંભળે છે. સ્રોતથી વ્યક્તિ સુધી પહોંચવાવાળા બે ક્રમિક સંઘનન વચ્ચેનો સમયગાળો કેટલો હશે? [1 ગુણ]
ઉકેલ : અહીં, v = 500 Hz; આવર્તકાળ T = ?
હવે, બે ક્રમિક સંઘનન વચ્ચેનો સમયગાળો = તરંગનો આવર્તકાળ
પ્રશ્ન 29. ધ્વનિની તીવ્રતા વિશે જરૂરી સમજ આપો. [2 ગુણ]
ઉત્તર : ધ્વનિની પ્રસરણ દિશાને લંબરૂપે રહેલા એકમ ક્ષેત્રફળમાંથી એક સેકન્ડમાં પસાર થતી ધ્વનિ-ઊર્જાને ધ્વનિની તીવ્રતા કહે છે.
→ તીવ્રતાને I સંજ્ઞાથી દર્શાવાય છે.
→ તીવ્રતાનો SI એકમ watt m-2 (W m-2) છે.
→ તીવ્રતા એક ભૌતિક રાશિ છે, તેનું માપન થઈ શકે છે.
→ ‘ધ્વનિની તીવ્રતા’ અને ‘ધ્વનિની પ્રબળતા’ ભલે એકબીજા સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત હોય પણ બંને એક નથી, તેમનો અર્થ એક નથી.
→ પ્રબળતા ધ્વનિ માટે શ્રોતાની કાનની સંવેદનશીલતાનું માપ છે. તે ભૌતિક રાશિ નથી. તેથી તેને ચોક્કસપણે માપી શકાતી નથી.
→ ધ્વનિ-ઉદ્ગમથી એકસરખા અંતરે રહેલી બે વ્યક્તિઓના કાન પર એકસમાન તીવ્રતાવાળો ધ્વનિ પડે છે. તેથી બંને વ્યક્તિઓ ધ્વનિની તીવ્રતા એકસરખી અનુભવે છે.
પણ જો બંને વ્યક્તિઓની કાનની સંવેદનશીલતા એકસરખી ન હોય, તો જે વ્યક્તિની કાનની સંવેદનશીલતા વધુ હોય તેને ધ્વનિની પ્રબળતા વધુ લાગે છે, જ્યારે બીજાને ધ્વનિની પ્રબળતા ઓછી લાગે છે.
Intext પ્રશ્નોત્તર
પ્રશ્ન 30. ધ્વનિની પ્રબળતા તથા ધ્વનિની તીવ્રતા વચ્ચેનો તફાવત જણાવો. [2 ગુણ)
ઉત્તર :
12.2.4 જુદાં જુદાં માધ્યમોમાં ધ્વનિની ઝડપ
પ્રશ્ન 31. ધ્વનિની ઝડપ માધ્યમ બદલાતાં કેવી રીતે બદલાય છે? ધ્વનિની ઝડપ કઈ બાબતો પર આધાર રાખે છે? [2 ગુણ]
ઉત્તર : આપેલ માધ્યમમાં ધ્વનિ એક ચોક્કસ ઝડપથી ગતિ કરે છે, પણ તેની ઝડપનું મૂલ્ય પ્રકાશની ઝડપ કરતાં ઓછું છે.
→ ધ્વનિની ઝડપ તે જે માધ્યમમાં પ્રસરણ પામે છે, તેના ગુણધર્મો (જેવા કે, સ્થિતિસ્થાપકતા અને ઘનતા) પર આધાર રાખે છે.
→ ધ્વનિની ઝડપ ઘન પદાર્થથી વાયુ પદાર્થ તરફ જતા ઘટતી જાય છે.
અર્થાત્
(ધ્વનિની ઝડપ)ઘન > (ધ્વનિની ઝડપ)પ્રવાહી > (ધ્વનિની ઝડપ)વાયુ
→ ધ્વનિની ઝડપ આપેલ માધ્યમમાં તાપમાન પર આધાર રાખે છે.
→ ધ્વનિની ઝડપ આપેલ માધ્યમમાં તાપમાન વધતાં વધે છે.
→ ઉદાહરણ તરીકે, 0°C તાપમાને હવામાં ધ્વનિની ઝડપ આશરે 331 m s-1 જેટલી હોય છે, જ્યારે 22°C તાપમાને હવામાં ધ્વનિની ઝડપ 344 m s-1 છે.
નોંધ : તાપમાનના તફાવતના નાના ગાળા માટે, હવામાં t°C તાપમાને ધ્વનિની ઝડપ vt = (331 + 0.6 t) m s-1 છે. જ્યાં, t = તાપમાન °C માં છે.
Intext પ્રશ્નોત્તર
પ્રશ્ન 32. ચોક્કસ તાપમાને હવા, પાણી, લોખંડ પૈકી કયા માધ્યમમાં ધ્વનિ સૌથી વધારે ઝડપથી ગતિ કરશે? [1 ગુણ]
ઉત્તર : ધ્વનિતરંગોની ઝડપ પ્રવાહી અને વાયુની સાપેક્ષે ઘન પદાર્થમાં સૌથી વધારે હોય છે. તેથી લોખંડમાં ધ્વનિતરંગોની ઝડપ સૌથી વધારે હશે.
12.3 ધ્વનિનું પરાવર્તન
પ્રશ્ન 33. ધ્વનિતરંગોના કિસ્સામાં પરાવર્તનના નિયમો લખો. [2 ગુણ]
ઉત્તર : પ્રકાશની જેમ ધ્વનિ પણ ધન અને પ્રવાહી સપાટી પરથી પરાવર્તન પામે છે.
ધ્વનિના પરાવર્તનના નિયમો નીચે મુજબ છેઃ
( 1 ) આપાતકોણ અને પરાવર્તનકોણ સમાન હોય છે.
( 2 ) આપાત ધ્વનિ, આપાતબિંદુએ પરાવર્તન સપાટીને દોરેલો લંબ તથા પરાવર્તિત ધ્વનિ એક જ સમતલમાં હોય છે.
12.3.1 પડઘો
પ્રશ્ન 34. પડઘા વિશે જરૂરી સમજૂતી આપો. [3 ગુણ]
ઉત્તર : કોઈ ખાલી મોટા ઓરડામાં – ખાલી સભાખંડમાં કોઈ વ્યક્તિ જોરથી બૂમ પાડે, તો આપણને તેનો મૂળ ધ્વનિ પહેલાં સંભળાય છે અને ત્યારબાદ પરાવર્તિત ધ્વનિ સંભળાય છે. આ પરાવર્તિત ધ્વનિને પડઘો કહે છે.
→ શ્રવણશક્તિના વિલંબન(Persistence of hearing)ના કારણે આપણા મગજમાં ધ્વનિની સંવેદના 0.1 s સુધી રહે છે. તેથી પડઘો સ્પષ્ટ રીતે સંભળાય તે માટે મૂળ ધ્વનિ અને પરાવર્તિત ધ્વનિ વચ્ચે ઓછામાં ઓછો 0.1 sનો સમયગાળો ચોક્કસ હોવો જોઈએ.
→ આમ, સભાખંડમાં ઉત્પન્ન થયેલ મૂળ ધ્વનિ અને પરાવર્તિત થયેલ ધ્વનિ વચ્ચેનો સમયગાળો 0.1 s કે તેથી થોડો વધુ હોય ત્યારે મૂળ ધ્વનિ અને પરાવર્તિત ધ્વનિ અલગ અલગ સંભળાય છે. આ પરાવર્તિત ધ્વનિને પડઘો કહે છે.
→ જો 22 °C તાપમાને હવામાં ધ્વનિનો વેગ 344 m s-1 લઈએ, તો ધ્વનિને શ્રોતાથી પરાવર્તક સપાટી સુધી જવા તથા પાછા આવવા માટે ધ્વનિ દ્વારા હવામાં કપાયેલ કુલ અંતર ઓછામાં ઓછું 344 m s−1 × 0.1 s = 34.4 m હોવું જોઈએ.
→ આમ, પડઘો સ્પષ્ટ સાંભળવા માટે અવરોધકનું ધ્વનિ-સ્રોતથી ઓછામાં ઓછું (લઘુતમ) અંતર 34.4m/2 = 17.2 m હોવું જોઈએ. આ અંતર હવાના તાપમાન સાથે બદલાય છે, કારણ કે તાપમાન સાથે ધ્વનિનો વેગ પણ બદલાતો હોય છે.
→ ધ્વનિના વારંવાર થતા પરાવર્તનના કારણે આપણને એકથી વધારે વખત પડઘા સંભળાઈ શકે છે.
→ વાદળોના ગડગડાટનો ધ્વનિ પણ ઘણી પરાવર્તક સપાટીઓ જેમ કે વાદળો તથા જમીન પરથી થતાં ધ્વનિના વારંવાર પરાવર્તનના ફળસ્વરૂપે ઉત્પન્ન થતો હોય છે.
12.3.2 અનુરણન
પ્રશ્ન 35. ટૂંક નોંધ લખો : અનુરણન (Reverberation) [3 ગુણ]
અથવા
અનુરણન વિશે સમજૂતી આપો અને તેને ઘટાડવાના / નિવારવાના ઉપાયો જણાવો.
ઉત્તર : કોઈ મોટા ઓરડામાં (સભાખંડમાં) વક્તા જ્યારે બોલવાનું બંધ કરે કે તરત જ તેનો અવાજ – ધ્વનિ સંભળાવો બંધ થતો નથી.
સભાખંડમાં પ્રેક્ષકો સુધી ધ્વનિ સીધો તેમજ હૉલની દીવાલો તથા છત પરથી થતા ગુણન (multiple) પરાવર્તનના લીધે પહોંચે છે. જેના કારણે ધ્વનિ હૉલમાં થોડા સમય સુધી જળવાઈ રહે છે, જ્યાં સુધી તેની તીવ્રતા ખૂબ જ ઓછી ન થાય.
આમ, ધ્વનિ ઉત્પન્ન થવાનો બંધ થયા બાદ વારંવાર થતા પરાવર્તનને લીધે જે ધ્વનિ મળે છે, તેને અનુરણન (Reverberation) કહે છે.
→ કોઈ સભાખંડ કે મોટા હૉલમાં વધારે પડતું અનુરણન અનિચ્છનીય છે.
અનુરણન ઘટાડવાના / નિવારવાના ઉપાયો નીચે મુજબ છે :
(1) હૉલની છત તથા દીવાલો પર ધ્વનિશોષક પદાર્થો જેવા કે દબાવેલા ફાઇબર બોર્ડ, ગ્લાસ-વુલ, રફ પ્લાસ્ટર, પડદા વગે૨ે લગાડવામાં આવે છે.
(2) સીટો બનાવવા માટેના પદાર્થની પસંદગી પણ તેના ધ્વનિશોષકતાના ગુણોને આધારે કરવામાં આવે છે.
Intext પ્રશ્નોત્તર
પ્રશ્ન 36. કોઈ પડઘો 3 s સમય પછી સંભળાય છે. જો ધ્વનિનો વેગ 342 m s-1 હોય, તો સ્રોત અને પરાવર્તક સપાટી વચ્ચેનું અંતર કેટલું હશે? [2 ગુણ]
ઉકેલ : અત્રે, ધ્વનિનો વેગ v = 342 m s−1; સમય t = 3 s સ્રોત અને પરાવર્તક સપાટી વચ્ચેનું અંતર d = ?
પડઘો સંભળાય ત્યારે ધ્વનિ દ્વારા કપાયેલ કુલ અંતર
= ધ્વનિનો વેગ × સમય
12.3.3 ધ્વનિના ગુણક પરાવર્તનના ઉપયોગો
પ્રશ્ન 37. ધ્વનિના ગુણક પરાવર્તનના ઉપયોગો લખો. [4 ગુણ]
ઉત્તર : મેગાફોન કે લાઉડસ્પીકર, હૉર્ન, તૂરી તથા શહેનાઈ જેવાં વાઘો વગેરે એવી રીતે બનાવવામાં આવે છે કે જેથી ધ્વનિ બધી દિશામાં ફેલાવાના બદલે ફક્ત એક ચોક્કસ દિશામાં ગતિ કરે. (જુઓ આકૃતિ 12.14)
નોંધ : આકૃતિ 12.14 પરીક્ષામાં દોરવાની નથી.
આ યંત્રોમાં એક નળીનો આગળનો ખુલ્લો ભાગ શંકુ આકારનો હોય છે, જે સ્રોતથી ઉત્પન્ન થતા ધ્વનિને વારંવાર પરાવર્તિત કરી શ્રોતાઓની દિશામાં આગળ તરફ મોકલે છે.
સ્ટૅથોસ્કોપ એક મેડિકલ ઉપકરણ છે, જે શરીરની અંદર ખાસ કરીને હૃદય તથા ફેફસાંઓમાં ઉત્પન્ન થતા ધ્વનિને સાંભળવાના કામમાં આવે છે. સ્ટૅથોસ્કોપમાં દર્દીના હૃદયના ધડકન(ધબકારા)નો ધ્વનિ વારંવાર પરાવર્તન પામી ડૉક્ટરના કાન સુધી પહોંચે છે. (આકૃતિ 12.15)
કૉન્સર્ટ હૉલ, સંમેલન ઓરડાઓ તથા સિનેમા હૉલની છત વક્રાકાર બનાવવામાં આવે છે. જેથી પરાવર્તન બાદ ધ્વનિ હૉલના બધા જ ભાગો સુધી પહોંચી જાય, જે આકૃતિ 12.16માં દર્શાવેલ છે.
ક્યારેક ક્યારેક વક્રાકાર ધ્વનિબોર્ડ મંચની પાછળ રાખવામાં આવે છે, જેથી ધ્વનિ આ ધ્વનિબોર્ડથી પરાવર્તન પામી સંપૂર્ણ હૉલમાં ફેલાઈ જાય છે. (આકૃતિ 12.17)
Intext પ્રશ્નોત્તર
પ્રશ્ન 38. કૉન્સર્ટ હૉલની છતો વક્રાકાર કેમ હોય છે? [2 ગુણ]
ઉત્તર : કૉન્સર્ટ હૉલની છત વક્રાકાર બનાવવાથી અનિચ્છનીય અનુરણન નિવારી શકાય છે અને છત પરથી પરાવર્તન પામ્યા બાદ ધ્વનિ હૉલના દરેક ખૂણા/ભાગ સુધી પહોંચી શકે છે. જેથી પ્રેક્ષકો સ્પષ્ટ ધ્વનિ સાંભળી શકે છે.
12.4 સાંભળવાનો વિસ્તાર
પ્રશ્ન 39. શ્રાવ્ય ધ્વનિ (Audible Sound) વિશે જરૂરી સમજ આપો. [2 ગુણ]
ઉત્તર : શ્રાવ્ય ધ્વનિ (Audible Sound) : જો ધ્વનિની આવૃત્તિ 20 Hzથી 20,000 Hz (એટલે કે 20 kHz) વચ્ચે હોય, તો તેવો ધ્વનિ સામાન્ય માનવકાન ઉપર સંવેદના ઉપજાવી શકતો હોવાથી આવો ધ્વનિ સામાન્ય માનવી સાંભળી શકે છે.
ધ્વનિતરંગોના આ આવૃત્તિના વિસ્તારને શ્રાવ્ય વિસ્તાર (Audible range) કહે છે તથા આવા ધ્વનિને શ્રાવ્ય ધ્વનિ કહે છે.
→ આમ, માનવકાન માટે 20 Hz ≤ f (શ્રાવ્ય) ≤ 20,000Hz
→ હવે, શ્રાવ્ય ધ્વનિની સીમા તરંગલંબાઈના પદમાં નીચે મુજબ મળે :
આમ, જો ધ્વનિનો હવામાં વેગ 340 m s-1 હોય, તો માનવકાન દ્વારા શ્રાવ્ય ધ્વનિતરંગની હવામાં તરંગલંબાઈની સીમા 0.017 m ≤ λ(શ્રાવ્ય) ≤ 17 m થાય.
5 વર્ષથી નીચેની ઉંમરનાં બાળકો અને કૂતરા જેવાં પ્રાણીઓ 25 kHz સુધીની ધ્વનિતરંગની આવૃત્તિ સાંભળી શકે છે.
→ જેમ ઉંમર વધે છે તેમ સામાન્ય માનવીના કાન, ઊંચી આવૃત્તિવાળા ધ્વનિતરંગો માટે ઓછા સંવેદનશીલ બને છે.
→ ધ્વનિનો વેગ માધ્યમની જાત, માધ્યમની ઘનતા અને તાપમાન વગેરે ઉપર આધાર રાખે છે.
→ તેથી જો માધ્યમની જાત, માધ્યમની ઘનતા કે તાપમાન કંઈ પણ બદલાય તો શ્રાવ્ય ધ્વનિતરંગની તરંગલંબાઈની સીમા બદલાઈ જાય છે.
[યાદ રાખો : (1) 1 Hz = 1 cycle / s
(2) 1 kHz = 1000 Hz]
પ્રશ્ન 40. અવશ્રાવ્ય ધ્વનિ (Infrasonic Sound) વિશે જરૂરી સમજ આપો. [2 ગુણ]
ઉત્તર : અવશ્રાવ્ય ધ્વનિ (Infrasonic Sound) : 20 Hz કરતાં ઓછી આવૃત્તિવાળા ધ્વનિને અવશ્રાવ્ય ધ્વનિ કહે છે. આવા ધ્વનિને આપણે સાંભળી શકતા નથી.
→ વહેલ અને હાથી 20 Hz કરતાં ઓછી આવૃત્તિવાળા ધ્વનિતરંગો ઉત્પન્ન કરી શકે છે.
→ ધરતીકંપ વખતે મુખ્ય શૉક તરંગ પહેલાં ઉત્પન્ન થતાં તરંગો અવશ્રાવ્ય તરંગો છે.
→ હવામાં લોલકનાં દોલનોને કા૨ણે ઉદ્ભવતો ધ્વનિ અવશ્રાવ્ય ધ્વનિ છે. તેથી આપણે તેને સાંભળી શકતાં નથી.
→ ગેંડો 5 Hz આવૃત્તિ ધરાવતાં અવશ્રાવ્ય ધ્વનિનો ઉપયોગ કરીને સંપર્ક સ્થાપિત કરે છે.
પ્રશ્ન 41. પરાશ્રાવ્ય ધ્વનિ (Ultrasonic Sound) વિશે જરૂરી સમજ આપો. [2 ગુણ]
ઉત્તર : પરાશ્રાવ્ય ધ્વનિ અથવા પરાધ્વનિ (Ultrasonic Sound) : 20,000 Hz કરતાં વધુ આવૃત્તિવાળા ધ્વનિને પરાશ્રાવ્ય ધ્વનિ કહે છે.
→ માનવકાન પરાધ્વનિ સાંભળી શકતો નથી.
→ ડૉલ્ફિન, ચામાચીડિયું અને પોરપોઇઝ (વ્હેલ જેવું જ સસ્તન પ્રાણી) પરાધ્વનિ ઉત્પન્ન કરે છે અને સાંભળી પણ શકે છે.
→ કૂતરું, બિલાડી, માછલી, કેટલાંક પક્ષીઓ અને કેટલાંક જીવજંતુઓ આવા પરાશ્રાવ્ય ધ્વનિતરંગો ઉત્પન્ન કરી શકે છે તેમજ સાંભળી પણ શકે છે.
→ કેટલીક પ્રજાતિ(moths)નાં ફૂદાઓની શ્રવણશક્તિ ખૂબ જ ઊંચી હોય છે. આ ફૂદાં, ચામાચીડિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થતા ઉચ્ચ આવૃત્તિના ચીંચીં જેવા ધ્વનિને સાંભળી શકે છે. તેથી તેમને પોતાની આસપાસ ઊડતાં ચામાચીડિયાની જાણકારી મળી જાય છે અને પોતાને પકડાઈ જતા બચાવે છે.
→ ઉંદરો પરાધ્વનિ ઉત્પન્ન કરીને કેટલીક રમતો રમે છે.
Intext પ્રશ્નોત્તર
પ્રશ્ન 42. સામાન્ય મનુષ્ય માટે ધ્વનિ શ્રાવ્યતાનો વિસ્તાર કેટલો હોય છે? [1 ગુણ)
ઉત્તર : સામાન્ય મનુષ્ય માટે ધ્વનિ શ્રાવ્યતાનો વિસ્તાર 20 Hzથી 20,000 Hz જેટલો છે.
પ્રશ્ન 43. નીચેનાની ધ્વનિ આવૃત્તિનો વિસ્તાર કેટલો હોય છે? (a) અવશ્રાવ્ય ધ્વનિ (b) પરાશ્રાવ્ય ધ્વનિ [પ્રત્યેકનો 1 ગુણ]
ઉત્તર : (a) અવશ્રાવ્ય ધ્વનિ : 20 Hzથી ઓછી આવૃત્તિ
(b) પરાશ્રાવ્ય ધ્વનિ : 20,000 Hzથી વધારે આવૃત્તિ
12.5 પરાધ્વનિની ઉપયોગિતા (અનુપ્રયોગ)
પ્રશ્ન 44, પરાધ્વનિ-તરંગોની ઉપયોગિતા વર્ણવો. [4 ગુણ]
ઉત્તર : પરાધ્વનિ ઉચ્ચ આવૃત્તિનાં તરંગો છે. પરાનિ અવરોધોની હાજરીમાં પણ એક નિશ્ચિત પથ પર ગતિ કરે છે. તેથી ઉદ્યોગો તથા ચિકિત્સાક્ષેત્રમાં તેનો બહોળો ઉપયોગ થાય છે.
( 1 ) પરાધ્વનિ મોટે ભાગે તે ભાગોને સાફ કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે, જ્યાં પહોંચવું કઠિન હોય છે. જેમ કે, સર્પિલાકાર નળી, વિષમ આકારના ભાગો, ઇલેક્ટ્રૉનિક ઘટકો વગેરે.
જે વસ્તુઓને સાફ કરવાની હોય તેને સફાઈ દ્રાવણમાં રાખી, તેની પર પરાધ્વનિ આપાત કરવામાં આવે છે. ઉચ્ચ આવૃત્તિને કારણે ધૂળ, ચીકાશ તથા ગંદકીના કણો જુદા થઈને નીચે પડે છે અને આ રીતે વસ્તુ સંપૂર્ણ સાફ થાય છે.
( 2 ) પરાધ્વનિનો ઉપયોગ ધાતુના બ્લૉકમાં રહેલી તિરાડો તથા અન્ય ખામીઓ શોધવામાં કરી શકાય છે. ધાતુના બ્લૉક મોટા ભાગે મોટાં મોટાં ભવનો, પુલો, મશીનો તથા વૈજ્ઞાનિક સાધનો બનાવવાના ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે.
ધાતુના બ્લૉકમાં રહેલી તિરાડ કે છિદ્ર બહારથી દેખાતા નથી. તે ભવન કે પુલની મજબૂતી ઓછી કરે છે. પરાધ્વનિ-તરંગો ધાતુના બ્લૉક પર આપાત કરી પરાવર્તિત થતા તરંગો ડિટેક્ટર દ્વારા નોંધવામાં આવે છે. જો બ્લૉકમાં થોડી પણ ખામી હોય, તો પરાનિ-તરંગો તરત પરાવર્તિત થાય છે, જે ખામીની હાજરી સૂચવે છે. (આકૃતિ 12.19)
[સામાન્ય ધ્વનિ જેની તરંગલંબાઈ વધારે હોય તે ખામીયુક્ત સ્થાનના ખૂણાઓ પાસેથી વાંકા વળી ડિટેક્ટર સુધી પહોંચી જાય છે. તેથી સામાન્ય ધ્વનિનો ઉપયોગ આ પ્રકારનાં કાર્યોમાં કરી શકાતો નથી.]
( 3 ) પરાનિ-તરંગોને હ્રદયના જુદા જુદા ભાગો દ્વારા પરાવર્તિત કરાવી હૃદયનું પ્રતિબિંબ બનાવાય છે. આ ટેક્નિકને ‘ઇકો કાર્ડિયોગ્રાફી’ (ECG) કહે છે.
( 4 ) પરાધ્વનિ સમસૂચક એક એવું યંત્ર છે કે જે પરાધ્વનિતરંગોનો ઉપયોગ કરી માનવશરીરનાં આંતરિક અંગોનું પ્રતિબિંબ બનાવી શકાય છે.
આ યંત્ર દ્વારા દર્દીનાં અંગો જેવાં કે યકૃત, પિત્તાશય, ગર્ભાશય, કિડની વગેરેનાં પ્રતિબિંબ બનાવી શકાય છે. આ યંત્ર શરીરની અસામાન્યતાઓ જેમ કે, પિત્તાશય અથવા મૂત્રપિંડમાં પથરી તથા જુદાં જુદાં અંગોમાં ગાંઠ(ટ્યુમર)ની શોધ કરવામાં ઉપયોગી છે.
આ ટેક્નિકમાં પરાધ્વનિ-તરંગો શરીરના કોષોમાંથી પસાર થાય છે તથા જ્યાં કોષોની ઘનતામાં ફેરફાર થાય ત્યાંથી પરાવર્તિત થાય છે. ત્યારબાદ આ તરંગોને વિદ્યુત સંકેતોમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે, જેનાથી તે અંગનું પ્રતિબિંબ બનાવાય છે. આ પ્રતિબિંબને મૉનિટર ૫૨ દર્શાવાય છે અથવા ફોટોગ્રાફિક ફિલ્મ પર મુદ્રિત કરી શકાય છે. આ ટેનિકને અલ્ટ્રાસોનોગ્રાફી કહે છે. અલ્ટ્રાસોનિક સોનોગ્રાફીની મદદથી ગર્ભાવસ્થામાં ભ્રૂણની ચકાસણી તથા જન્મજાત દોષ કે તેના વિકાસમાં રહેલી અનિયમિતતાઓની જાણકારી મેળવી શકાય છે.
( 5 ) પરાધ્વનિને મૂત્રપિંડમાં રહેલી પથરીને બારીક કણોમાં તોડવા માટે પણ ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે. આ કણ ત્યારબાદ મૂત્ર સાથે બહાર નીકળી જાય છે.
12.5.1 સોનાર
પ્રશ્ન 45. સોનારની કાર્યવિધિ તથા ઉપયોગોનું વર્ણન કરો. [4 ગુણ ]
ઉત્તર : સામુદ્રિક શાસ્ત્રના અભ્યાસ(Oceanographic studies)માં ધ્વનિના પરાવર્તનની ઘટનાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.
→ SONARનું પૂર્ણ નામ Sound Navigation and Ranging છે.
→ સોનાર પદ્ધતિની મદદથી પાણીમાં ઊંડે રહેલી વસ્તુઓનું અંતર, દિશા તથા વેગ માપવા માટે પરાનિ-તરંગનો ઉપયોગ થાય છે.
→ સોનારમાં એક ટ્રાન્સમિટર અને એક ડિટેક્ટર (રિસીવર) હોય છે, જેને કોઈ નાવ અથવા જહાજમાં આકૃતિ 12.20માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે લગાડવામાં આવે છે.
→ ટ્રાન્સમિટર પરાધ્વનિ-તરંગ ઉત્પન્ન કરી પ્રસારણ (ટ્રાન્સમીટ) કરે છે.
→ આ તરંગો પાણીમાંથી પસાર થઈ સમુદ્રના તળિયે ૨હેલી વસ્તુઓ સાથે અથડાઈને પરાવર્તન પામી ડિટેક્ટર દ્વારા નોંધાય છે.
→ ડિટેક્ટર પરાનિ-તરંગોને વિદ્યુત સંકેતોમાં બદલે છે, જેની યોગ્ય રીતે ચકાસણી કરી શકાય છે.
→ પાણીમાં ધ્વનિનો વેગ તથા પરાનિના ટ્રાન્સમિશન અને રિસીવિંગ વચ્ચેના સમયગાળાની મદદથી વસ્તુના અંતરની ગણતરી કરી શકાય છે.
→ ધારો કે, પરાધ્વનિના ટ્રાન્સમિશન અને રિસીવિંગ વચ્ચેનો સમયગાળો t છે તથા સમુદ્રના પાણીમાં ધ્વનિનો વેગ v છે. આ સ્થિતિમાં તળિયે રહેલી વસ્તુની દૂરી 2d થશે.
આ વિધિને ઇકોરેન્જિંગ (Eco-Ranging – પડઘો અવધિ) કહે છે.
→ સોનાર ટેક્નિકનો ઉપયોગ સમુદ્રની ઊંડાઈ જાણવા તથા પાણીની અંદર રહેલા પહાડો, ખીણો, સબમરીનો, હિમશિલાઓ, ડૂબેલાં જહાજો વગેરેની જાણકારી પ્રાપ્ત કરવા માટે કરી શકાય છે.
→ ચામાચીડિયા પણ આ જ રીતે અંધારી રાત્રિએ અથડાયા વગર ઊડે છે અને શિકાર પણ ઝડપે છે.
Intext પ્રશ્નોત્તર
પ્રશ્ન 46. એક સબમરીન સોનાર સ્પંદ ઉત્પન્ન કરે છે. જો પાણીની અંદર રહેલ ખડક સાથે અથડાઈને 1.02 s બાદ પરાવર્તિત થતા હોય તથા ખારા પાણીમાં ધ્વનિની ઝડપ 1531 m s−1 હોય, તો ખડકનું અંતર શોધો. [2 ગુણ]
ઉકેલ : અહીં, સમય t = 1.02 s; ધ્વનિની ઝડપ v = 1531 m s-1, સબમરીન અને પાણીની અંદર રહેલ ખડક વચ્ચેનું અંતર = d = ?
હવે, સોનાર સ્પંદ વડે કપાયેલ કુલ અંતર
પ્રશ્ન 47. ચામાચીડિયું પોતાનો શિકાર પકડવા માટે પરાનિનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરે છે તેનું વર્ણન કરો. [2 ગુણ]
ઉત્તર : ચામાચીડિયા ઘોર અંધકારમાં પોતાનું ભોજન શોધવા માટે ઊડતા હોય ત્યારે પરાનિ-તરંગો ઉત્સર્જિત કરે છે અને પરાવર્તન બાદ તેનું સંસૂચન (Detection) કરે છે.
→ ચામાચીડિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થતા ઉચ્ચ આવૃત્તિવાળા પરાનિ સ્પંદ અવરોધો કે કીટકોથી પરાવર્તન પામી તેના કાનમાં પ્રવેશે છે.
[આકૃતિ 12.21 : ચામાચીડિયા દ્વારા પરાર્ધ્વનિ ઉત્પન્ન થાય છે તથા અવરોધો કે કીટકો દ્વારા પરાવર્તિત થાય છે.]
નોંધ : આકૃતિ 12.21 પરીક્ષામાં દોરવાની નથી.
→ આ પરિવર્તિત સ્પંદનોની પ્રકૃતિની મદદથી ચામાચીડિયાને ખબર પડે છે કે અવરોધ કે કીટક ક્યાં છે અને કેવા પ્રકારનું છે.
→ પોરપોઇઝ સસ્તન માછલીઓ પણ અંધારામાં સંચાલન અને ભોજનની શોધમાં પરાધ્વનિનો ઉપયોગ કરે છે.
12.6 માનવકાનની સંરચના
પ્રશ્ન 48. કાન દ્વારા આપણે અવાજ કેવી રીતે સાંભળી શકીએ છીએ? [2 ગુણ]
ઉત્તર : શરીરના અતિસંવેદનશીલ ભાગ એવા કાન દ્વારા આપણે સાંભળી શકીએ છીએ. શ્રાવ્ય આવૃત્તિથી ઉત્પન્ન થતા દબાણના ફેરફારને કાન વિદ્યુત સંકેતમાં ફેરવે છે.
→ આ વિદ્યુત સંકેતો શ્રવણતંતુઓ મારફતે આપણા મગજમાં પહોંચે છે અને મગજ તેને ધ્વનિ સ્વરૂપે સમજે છે.
પ્રશ્ન 49. માનવકાન કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તે સમજાવો. [4 ગુણ]
અથવા
માનવકાનની રચના અને કાર્ય સમજાવો.
ઉત્તર : માનવકાન ત્રણ ભાગમાં વહેંચાયેલો છે : (1) બાહ્ય કર્ણ, (2) મધ્યકર્ણ અને (3) અંતઃકર્ણ.
(1) બાહ્યકર્ણ (Outer ear) : બાહ્ય કર્ણને કર્ણપલ્લવ કહે છે. કર્ણપલ્લવ બાહ્ય ધ્વનિને એકત્રિત કરે છે.
આ એકત્રિત ધ્વનિ શ્રવણનલિકામાંથી પસાર થઈ તેના છેડે રહેલા પાતળા પડદા સુધી પહોંચે છે. આ પડદાને કર્ણપટલ કહે છે.
ધ્વનિ-પ્રસરણને લીધે જ્યારે કર્ણપટલ આગળ સંઘનન રચાય છે ત્યા૨ે પડદા પર બહારની તરફથી લાગતું દબાણ વધી જાય છે. તેથી કર્ણપટલ અંદર તરફ ધકેલાય છે અને વિઘનન દરમિયાન કર્ણપટલ બહારની તરફ ધકેલાય છે. આમ, કર્ણપટલનું કંપન થાય છે.
(2) મઘ્યકર્ણ (Middleear) : કર્ણપટલનાં કંપનો અતિસૂક્ષ્મ હોય છે, જેને મધ્યકર્ણમાં આવેલાં ત્રણ હાડકાં – હથોડી, એરણ અને પેંગડું દ્વારા પ્રવર્ધિત કરવામાં આવે છે. ત્યારબાદ આ પ્રવર્ધિત દબાણના ફેરફારોને તે અંતઃકર્ણ તરફ પ્રસારિત કરે છે.
(3) અંતઃકર્ણ (Inner ear) : અંત:કર્ણ આ કંપનોને કર્ણાવર્ત (શંખિકા) દ્વારા વિદ્યુત સંકેતોમાં ફેરવે છે. (કર્ણનો આ ભાગ ‘શંખિકા પ્રવાહી’થી ભરેલો હોય છે.) આ વિદ્યુત સંકેતો શ્રવણતંતુઓ વડે મગજ સુધી પહોંચે છે અને મગજ દ્વારા તેનું ધ્વનિ સ્વરૂપમાં વિશ્લેષણ થાય છે.
સ્વાધ્યાયના પ્રશ્નોત્તર
(1) ધ્વનિ શું છે? અને તે કેવી રીતે ઉત્પન્ન થાય છે? [1 ગુણ]
ઉત્તર : ધ્વનિ એ ઊર્જાનું સ્વરૂપ છે. જે આપણા કાનમાં શ્રવણની સંવેદના ઉત્પન્ન કરે છે.
વસ્તુનું કંપન થવાને લીધે ધ્વનિ ઉત્પન્ન થાય છે.
(2) આકૃતિની મદદથી વર્ણવો કે ધ્વનિનો સ્રોત તેની નજીકના વાયુઓમાં સંઘનન અને વિઘનન કેવી રીતે ઉત્પન્ન કરે છે? [2 ગુણ]
ઉત્તર :
[આકૃતિ 12.23 : કંપિત વસ્તુ કોઈ માધ્યમમાં સંઘનન (C) તથા વિઘનન (R)ની શ્રેણી રચે છે.]
→ આકૃતિ 12.23માં કંપિત ધ્વનિ-ચીપિયા (સ્વરકાંટા) વડે ઉત્પન્ન થતાં ધ્વનિતરંગો દર્શાવ્યાં છે.
→ કંપન દરમિયાન જ્યારે સ્વરકાંટાના પાંખિયા આગળ તરફ – બહાર તરફ ખસે છે ત્યારે તે પોતાની સામેની હવાના સ્તરને ધક્કો મારી તેમાં સંકોચન પેદા કરે છે. પરિણામે એક ઉચ્ચ દબાણનું ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે, તેને સંઘનન (C) કહે છે.
→ હવે, આ સંઘનન કંપિત સ્વરકાંટાથી દૂર તરફ હવામાં ગતિ કરવા લાગે છે.
→ જ્યારે સ્વરકાંટાના પાંખિયા પાછળની તરફ – અંદરની તરફ ખસે છે ત્યારે નીચા દબાણનું ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે, તેને વિધનન (R) કહે છે.
→ આમ, ધ્વનિ-ચીપિયાના પાંખિયા આગળ-પાછળ ખૂબ ઝડપે ગતિ કરતાં હોય એટલે કે કંપિત થતા હોય ત્યારે હવામાં સંઘનન અને વિઘનનની એક શ્રેણી રચાય છે, જેના લીધે હવામાં ધ્વનિતરંગ પ્રસરણ પામે છે.
(3) કયો પ્રયોગ દર્શાવે છે કે ધ્વનિના પ્રસરણ માટે દ્રવ્ય – માધ્યમ આવશ્યક છે? [3 ગુણ]
ઉત્તર : જુઓ ‘પ્રશ્નોત્તર વિભાગ’ના પ્રશ્ન 8નો ઉત્તર.
(4) ધ્વનિતરંગો શા માટે સંગત તરંગો તરીકે ઓળખાય છે? [1 ગુણ]
ઉત્તર : માધ્યમમાં ધ્વનિતરંગો સંઘનન અને વિધનનની એક શ્રેણી સ્વરૂપે પ્રસરણ પામે છે. માધ્યમના કણો, ધ્વનિતરંગોની પ્રસરણ-દિશાને સમાંતર પોતાના મધ્યમાન સ્થાનની આસપાસ દોલન કરે છે. તેથી ધ્વનિતરંગોને સંગત તરંગો કહે છે.
(5) ધ્વનિની કઈ લાક્ષણિકતા તમને અંધારા ઓરડામાં બેઠેલા ઘણા બધા લોકો પૈકી તમારા મિત્રનો અવાજ ઓળખવામાં મદદ કરે છે? [1 ગુણ]
ઉત્તર : ટૅમ્બર – ધ્વનિ ગુણતા એ ધ્વનિની એવી લાક્ષણિકતા છે, જેના વડે અંધારા ઓરડામાં બેઠેલા ઘણા બધા લોકો પૈકી આપણે આપણા મિત્રનો અવાજ ઓળખી શકીએ છીએ.
(6) મેઘગર્જના અને વીજળી બંને એકસાથે ઉત્પન્ન થાય છે; પરંતુ વીજળી દેખાય તે પછી કેટલીક સેકન્ડ બાદ મેઘગર્જના સંભળાય છે. આમ કેમ થાય છે? [2 ગુણ]
ઉત્તર : 22 °C તાપમાને હવામાં ધ્વનિનો વેગ (v) 344 m s−1 છે. જ્યારે પ્રકાશનો વેગ (c) 3 × 108 m s-1 છે. તેથી c/v = 3×108/344 = 106 પરથી સ્પષ્ટ છે કે પ્રકાશનો વેગ, ધ્વનિના વેગ કરતાં ઘણો વધારે (લગભગ 106 ગણો) છે. તેથી વીજળી પહેલાં દેખાય છે અને તે પછી કેટલીક સેકન્ડ બાદ મેઘગર્જના સંભળાય છે.
(7) કોઈ વ્યક્તિની સરેરાશ શ્રાવ્ય-આવૃત્તિ 20 Hzથી 20 kHz છે. આ બે આવૃત્તિઓ માટે ધ્વનિતરંગોની તરંગલંબાઈ શોધો. ધ્વનિનો વેગ 344 m s−1 લો. [2 ગુણ]
ઉકેલ : અહીં, v = 344 m s−1; આવૃત્તિ v1 = 20 Hz; આવૃત્તિ v2 = 20 Hz = 20,000 Hz
(8) બે બાળકો કોઈ ઍલ્યુમિનિયમ પાઇપના બંને છેડા પાસે એક-એક એમ ઊભેલા છે. એક બાળક પાઇપના એક છેડા પર પથ્થર મારે છે. બીજા છેડા પાસે ઊભેલ બાળક પાસે હવા તથા ઍલ્યુમિનિયમમાંથી પસાર થઈ પહોંચતા ધ્વનિતરંગોએ લીધેલ સમયનો ગુણોત્તર શોધો. પાઠ્યપુસ્તકમાં આપેલ કોષ્ટક 12.1 પરથી 25 °C તાપમાને ઍલ્યુમિનિયમમાં ધ્વનિનો વેગ 6420 m s−1 અને હવામાં ધ્વનિનો વેગ 346 m s−1 લો. [3 ગુણ ]
ઉકેલ : ધારો કે, ઍલ્યુમિનિયમ પાઇપની લંબાઈ l m છે.
→ હવામાં l m જેટલું અંતર કાપવા માટે ધ્વનિને લાગતો સમય,
(9) કોઈ ધ્વનિ-સ્રોતની આવૃત્તિ 100 Hz છે. 1 મિનિટમાં તે કેટલી વાર કંપન કરશે? [1 ગુણ]
ઉકેલ : અત્રે, આવૃત્તિ v = 100 Hz
→ દોલન કરતી વસ્તુ વડે 1 s માં કરાતાં દોલનોની સંખ્યાને તેની આવૃત્તિ કહે છે.
1 s માં થતાં દોલનોની સંખ્યા = 100
∴ 1 મિનિટમાં એટલે કે 60 s માં થતાં દોલનોની સંખ્યા
= 60 × 100
= 6000
(10) શું ધ્વનિ પરાવર્તન તે જ નિયમોનું પાલન કરે છે, જે પ્રકાશનાં તરંગો કરે છે? સમજાવો. [3 ગુણ]
ઉત્તર : હા.
→ પ્રવૃત્તિ 12.5ની આકૃતિ દોરવી અને તેનું અવલોકન લખવું.
(11) ધ્વનિના એક સ્રોતને પરાવર્તક સપાટીની સામે રાખવાથી તેનો પડઘો સંભળાય છે. જો સ્રોત અને પરાવર્તક સપાટી વચ્ચેનું અંતર અચળ રહે, તો શું તમે ગરમીના દિવસોમાં પડઘાનો અવાજ સાંભળી શકશો? [2 ગુણ]
ઉત્તર : શ્રવણશક્તિના વિલંબન(Persistence of hearing)ના કારણે આપણા મગજમાં ધ્વનિની સંવેદના 0.1 s સુધી રહે છે. તેથી પડઘો સ્પષ્ટ રીતે સંભળાય તે માટે મૂળ ધ્વનિ અને પરાવર્તિત ધ્વનિ વચ્ચે ઓછામાં ઓછો 0.1 s નો સમયગાળો ચોક્કસ હોવો જોઈએ.
→ અહીં સ્રોત અને પરાવર્તક સપાટી વચ્ચેનું અંતર ત અચળ છે.
→ હવે જો દિવસે તાપમાન વધે તો હવામાં ધ્વનિનો વેગ v વધે છે. તેથી અંતર d = વેગ v × સમય t પરથી શ્રોતા સુધી ધ્વનિને પહોંચવા માટે લાગતો સમય t ઘટશે. (‘.’ d = અચળ)
→ તેથી જે દિવસે તાપમાન વધુ હશે તે દિવસે જો સમય 0.1 s કરતાં ઘટી જાય (જેનો આધાર તાપમાનના વધારા પર છે) તો પડઘો સંભળાશે નહીં.
(12) ધ્વનિતરંગોના પરાવર્તનના બે વ્યવહારિક ઉપયોગો લખો. [2 ગુણ ]
ઉત્તર : (1) મેગાફોન કે લાઉડસ્પીકર, હૉર્ન, તૂરી તથા શહેનાઈ જેવાં વાઘો એવી રીતે બનાવવામાં આવે છે કે જેથી ધ્વનિ બધી દિશાઓમાં ફેલાવાના બદલે ફક્ત એક ચોક્કસ દિશામાં ગતિ કરે છે.
(2) સ્ટેથોસ્કોપ એક મેડિકલ ઉપકરણ છે, જેમાં શરીરની અંદર ખાસ કરીને હૃદય અને ફેફસાઓમાં ઉત્પન્ન થતા ધ્વનિ વારંવાર પરાવર્તન પામી ડૉક્ટરના કાન સુધી પહોંચે છે.
(3) કૉન્સર્ટ હૉલની છત વક્રાકાર હોય છે, જેથી પરાવર્તન બાદ ધ્વનિ હૉલના બધા જ ખૂણાઓ/ભાગો સુધી સહેલાઈથી પહોંચી શકે.
(13) 500 m ઊંચા કોઈ ટાવરની ટોચ પરથી એક પથ્થરને નીચે તળાવના પાણીમાં પડવા દેવામાં આવે છે. પાણીમાં તેના પડવાનો ધ્વનિ ટોચ પર કેટલા સમય પછી સંભળાશે?
g = 10 m s-2, ધ્વનિનો વેગ = 340 m s-1 [3 ગુણ]
ઉકેલ : અહીં, u = 0; g = 10 m s–2; h = 500 m; t = ?
આમ, ટાવરની ટોચ પરથી પથ્થરને મુક્ત કરતાં તે 10s ને અંતે તળાવની પાણીની સપાટી પર આવી પડશે.
હવે, પથ્થર પાણીમાં પડવાને લીધે ઉદ્ભવતા ધ્વનિને ટાવરની ટોચ સુધી પહોંચવા માટે લાગતો સમય,
∴ ટાવરની ટોચ પરથી પથ્થર મુક્ત થયા બાદ, કુલ t + t‘ = 10 + 1.47 = 11.47 s સમય પછી પાણીમાં તેના પડવાને લીધે ઉદ્ભવતો ધ્વનિ ટાવરની ટોચ સુધી પહોંચશે.
(14) એક ધ્વનિતરંગ 339 m s−1 ના વેગથી ગતિ કરે છે. જો તેની તરંગલંબાઈ 1.5 cm હોય, તો આ તરંગની આવૃત્તિ કેટલી હશે? શું તે શ્રાવ્ય હશે? [2 ગુણ]
ઉકેલ : અત્રે, ધ્વનિતરંગની ઝડપ v = 339 m s-1; તરંગલંબાઈ λ = 1.5 cm = 0.015 m; આવૃત્તિ v = ?
આમ, અહીં ધ્વનિની આવૃત્તિ 20,000 Hz કરતાં વધુ છે. તેથી આ ધ્વનિ સાંભળી શકાશે નહીં અર્થાત્ આ ધ્વનિ શ્રાવ્ય નથી.
(15) અનુરણન શું છે? તેને કેવી રીતે ઘટાડી શકાય છે? [2 ગુણ]
ઉત્તર : ધ્વનિ ઉત્પન્ન થવાનો બંધ થયા બાદ વારંવાર થતા પરાવર્તનને લીધે જે ધ્વનિ મળે છે, તેને અનુરણન કહે છે.
→ અનુરણન ઓછું કરવા માટે હૉલની છત તથા દીવાલો પર ધ્વનિશોષક પદાર્થો લગાવવા જોઈએ અથવા વધારે ગડીવાળા પડદા લટકાવવા જોઈએ.
(16) ધ્વનિની પ્રબળતા એટલે શું? તે કઈ બાબતો પર આધાર રાખે છે? [2 ગુણ]
ઉત્તર : ધ્વનિના કંપવિસ્તારની માનસશાસ્ત્રીય સમજ, જે શરી૨વિજ્ઞાનસંબંધી છે, તેને ધ્વનિની પ્રબળતા કહે છે.
પ્રબળ ધ્વનિ અને મૃદુ ધ્વનિ વચ્ચેનો તફાવત જેના લીધે શ્રોતાના કાનમાં ઉદ્ભવતી સંવેદના વડે નક્કી થાય છે, તેને ધ્વનિની પ્રબળતા કહે છે.
→ ધ્વનિની પ્રબળતાનો આધાર (1) કંપિત વસ્તુના કંપવિસ્તાર પર અને (2) માનવકાનની સંવેદનશીલતા પર છે.
(17) વસ્તુઓને સાફ કરવા માટે પરાનિનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરવામાં આવે છે? [2 ગુણ]
ઉત્તર : જ્યાં પહોંચવું કઠિન હોય જેમ કે સર્પિલાકાર નળી, વિષમ આકારના ભાગો, ઇલેક્ટ્રૉનિક ઘટકો વગેરેને સાફ કરવા માટે સફાઈ દ્રાવણમાં રાખી, તેની પર પરાધ્વનિ આપાત કરવામાં આવે છે. પરાધ્વનિની ઉચ્ચ આવૃત્તિને કારણે ધૂળ, ચીકાશ તથા ગંદકીના ક્વો જુદા થઈને નીચે પડે છે અને આ રીતે વસ્તુ સંપૂર્ણ સાફ થાય છે.
હેતુલક્ષી પ્રશ્નોત્તર
પ્રશ્ન 1. નીચેના પ્રશ્નોના એક શબ્દ કે એક વાક્યમાં (1થી 10 શબ્દોની મર્યાદામાં) ઉત્તર લખો : [પ્રત્યેકનો 1 ગુણ]
(1) તરંગ એટલે શું?
(2) આવૃત્તિ (v) અને આવર્તકાળ (T) વચ્ચેનો સંબંધ જણાવો.
(3) યાંત્રિક તરંગ કોને કહેવાય?
(4) બિનયાંત્રિક તરંગનું એક ઉદાહરણ આપો.
(5) સંગત તરંગમાં બે ક્રમિક સંઘનન વચ્ચેના અંતરને શું કહે છે?
(6) તરંગ-વેગ શોધવાનું સૂત્ર લખો.
(7) શામાં ધ્વનિતરંગોનું પ્રસરણ થઈ શકતું નથી?
(8) માનવકાનની શ્રાવ્ય આવૃત્તિ સીમાઓ કઈ છે?
(9) અવશ્રાવ્ય ધ્વનિ કોણ ઉત્પન્ન કરી શકે છે તેમજ પારખી શકે છે?
(10) અવશ્રાવ્ય તરંગોનું એક ઉદાહરણ આપો.
(11) ધ્વનિની પ્રબળતા શામાં મપાય છે?
(12) 22 °C તાપમાને ધ્વનિનો હવામાં વેગ કેટલો છે?
(13) પડઘો સાંભળવા માટે હૉલની લંબાઈ ઓછામાં ઓછી કેટલી હોવી જોઈએ?
(14) સોનોગ્રાફીમાં કયા પ્રકારના તરંગોનો ઉપયોગ થાય છે?
(15) એકો કાર્ડિયોગ્રાફી(ECG)માં કયા પ્રકારના તરંગોનો ઉપયોગ થાય છે?
(16) મનુષ્ય માખીની પાંખોનાં કંપનોનો અવાજ સાંભળી શકે છે, પણ લોલકનાં કંપનોનો અવાજ સાંભળી શકતો નથી. કેમ?
(17) તળાવના તળિયે જો અચાનક ધડાકો થાય, તો તળાવના પાણીમાં કયા પ્રકારના શૉક તરંગો ઉદ્ભવશે?
(18) શ્રેષ્ઠ કોન્સર્ટ હૉલની દીવાલો અને છત વક્રાકાર હોય છે. કેમ?
(19) એક ધ્વનિ-ઉદ્ગમમાંથી ઉદ્ભવતા ધ્વનિતરંગો હવામાં પ્રસરણ પામે છે. હવાની ઘનતા અથવા દબાણમાં થતા ફેરફારના ઉદ્ગમથી અંતર વિરુદ્ધનો આલેખ (વક્ર) નીચે મુજબ છે, તો તેમાં સંઘનન અને વિઘનનનાં સ્થાનો કયાં કયાં છે?
(20) બિનયાંત્રિક તરંગ એટલે શું?
(21) ‘હર્ટ્ઝ’ એ કઈ ભૌતિક રાશિનો એકમ છે?
(22) કાનમાં ધ્વનિતરંગનું પ્રવર્ધન શેના દ્વારા થાય છે?
(23) 20 Hzથી ઓછી આવૃત્તિવાળા તરંગને કયા પ્રકારનો ધ્વનિ કહે છે?
(24) કર્ણપટલ કોને કહે છે?
(25) અંતઃકર્ણમાં આવેલ કર્ણાવર્ત (શંખિકા) શું કામ કરે છે?
(26) કંપન કરતી વસ્તુના આવર્તકાળ અને આવૃત્તિ વચ્ચેનો સંબંધ આપો.
(27) કયા પ્રકારના તરંગોનું પ્રસરણ શૃંગ અને બર્ત દ્વારા થાય છે?
(28) કયા પ્રકારના તરંગોનું પ્રસરણ સંઘનન અને વિઘનન દ્વારા થાય છે?
(29) કયા પ્રકારના તરંગમાં માધ્યમના દ્રવ્યો તરંગ-પ્રસરણની દિશામાં દોલનો કરે છે?
(30) પ્રકાશના તરંગો કેવા પ્રકારના તરંગો છે?
(31) આવર્તકાળ જેટલા સમયમાં તરંગે તરંગ-પ્રસરણની દિશામાં કાપેલા અંતરને શું કહે છે?
(32) પડઘા માટે ધ્વનિના ઉદ્દગમસ્થાન અને પરાવર્તન સપાટી વચ્ચે ઓછામાં ઓછું કેટલું અંતર જોઈએ?
(33) ધ્વનિની તીવ્રતાનો SI એકમ આપો.
(34) ટૅમ્બર એટલે શું?
(35) ટોન એટલે શું?
(36) નોટ એટલે શું?
(37) તાપમાન બદલાતાં ધ્વનિની ઝડપ પર શું અસર થાય છે?
(38) માધ્યમ બદલાતાં ધ્વનિની ઝડપ પર શું અસર થાય છે?
(39) મનુષ્યનું હૃદય 1 મિનિટમાં 72 વખત ધબકે છે, તો તેની આવૃત્તિ કેટલી હશે?
(40) ધ્વનિના પરાવર્તન અને પ્રકાશના પરાવર્તન વચ્ચેનો એક ભેદ જણાવો.
ઉત્તર :
(1) માધ્યમમાં (કે અવકાશમાં) થતી વિક્ષોભની ગતિને તરંગ કહે છે.
(2) 
(3) જે તરંગના પ્રસરણ માટે માધ્યમ હોવું જરૂરી છે, તે તરંગને યાંત્રિક તરંગ કહે છે.
(4) પ્રકાશના તરંગો
(5) તરંગલંબાઈ
(6) v = λv
(7) શૂન્યાવકાશમાં
(8) 20 Hzથી 20,000 Hz
(9) વહેલ અને હાથી
(10) ધરતીકંપના તરંગો
(11) બેલ કે ડેસિબેલ
(12) 344 m s-1
(13) 17.2 m
(14) અલ્ટ્રાસોનિક
(15) અલ્ટ્રાસોનિક
(16) કારણ કે, માખીની પાંખોનાં કંપનોના અવાજની આવૃત્તિ, શ્રાવ્ય ધ્વનિના વિસ્તારમાં પડે છે પણ લોલકનાં કંપનોના અવાજની આવૃત્તિ 20 Hz કરતાં ઓછી હોય છે, જે અવશ્રાવ્ય ધ્વનિ છે.
(17) સંગત તરંગો
(18) કારણ કે, દીવાલો અને છત દ્વારા ધ્વનિનું પરાવર્તન થયા બાદ હૉલના બધા જ ભાગો / ખૂણાઓ સુધી ધ્વનિ સુખરૂપ પહોંચી શકે છે.
(19) સંઘનનનાં સ્થાન = A, B, C
વિઘનનનાં સ્થાન = X, Y
(20) જે તરંગના પ્રસરણ માટે માધ્યમની જરૂર નથી, શૂન્યાવકાશમાં પણ તે પ્રસરી શકે છે, તે તરંગને બિનયાંત્રિક તરંગ કહે છે.
(21) આવૃત્તિ
(22) મધ્યકર્ણમાં રહેલાં ત્રણ હાડકાં (હથોડી, એરણ, પેંગડું) દ્વારા ધ્વનિતરંગનું પ્રવર્ધન થાય છે.
(23) અવશ્રાવ્ય ધ્વનિ
(24) કર્ણનલિકાના એક છેડે આવેલા પાતળા પડદાને કર્ણપટલ કહે છે.
(25) અંતઃકર્ણમાં આવેલ કર્ણાવર્ત (શંખિકા), પોતાની પાસે આવતા દબાણના ફેરફારને વિદ્યુત સંકેતમાં રૂપાંતરિત કરે છે.
(26) 
(27) લંબગત તરંગો
(28) સંગત તરંગો
(29) સંગત તરંગો
(30) લંબગત તરંગો
(31) તરંગલંબાઈ (λ)
(32) 17.2 m
(33) ધ્વનિની તીવ્રતાનો SI એકમ W m−2 છે. (ધ્વનિની તીવ્રતાનો CGS એકમ પદ્ધતિમાં એકમerg cm-2s-1 છે.]
(34) ટૅમ્બર (ધ્વનિ ગુણતા) ધ્વનિની એવી લાક્ષણિકતા છે કે જે આપણને સમાન પિચ અને સમાન પ્રબળતા ધરાવતા ધ્વનિઓને એકબીજાથી જુદા પાડવાની ક્ષમતા આપે છે.
(35) એક જ આવૃત્તિ ધરાવતા ધ્વનિને ટોન કહે છે.
(36) અનેક આવૃત્તિઓના મિશ્રણથી ઉત્પન્ન થતા ધ્વનિને નોટ કહે છે.
(37) ધ્વનિની ઝડપ તાપમાન વધતાં વધે છે.
(38) ઘન પદાર્થથી પ્રવાહી પદાર્થ અને પછી વાયુ પદાર્થ તરફ જતાં ધ્વનિની ઝડપ ઘટતી જાય છે.
(39) હૃદયના ધબકારાની આવૃત્તિ,
(40) ધ્વનિનું પરાવર્તન થવા માટે અડચણનું પરિમાણ (Size), પ્રકાશના પરાવર્તનની સાપેક્ષમાં ખૂબ મોટું હોવું જોઈએ.
પ્રશ્ન 2. ખાલી જગ્યા પૂરોઃ [પ્રત્યેકનો 1 ગુણ)
(1) કંપન કરતી વસ્તુને એક કંપન પૂર્ણ કરવા માટે લાગતા સમયને તેનો ……. કહે છે.
(2) તરંગની આવૃત્તિનો SI એકમ ……… છે.
(3) ……….. તરંગો શૃંગ અને ગર્ત દ્વારા આગળ વધે છે.
(4) તરંગલંબાઈને ……… સંજ્ઞા વડે દર્શાવાય છે.
(5) તરંગની તરંગલંબાઈ અને આવૃત્તિના ગુણનફળને …….. કહે છે.
(6) 1 Å = ……….. m
(7) હવામાં 34 m તરંગલંબાઈ ધરાવતા ધ્વનિતરંગની આવૃત્તિ 10 Hz હોય, તો તે ધ્વનિતરંગનો હવામાં વેગ ……. m s-1 છે.
(8) સીધી ઊંચી ટેકરીની નજીક એક છોકરો તાળી પાડે છે અને તેની 5 s બાદ તેનો પડઘો સંભળાય છે. જો ધ્વનિનો હવામાં વેગ 340 m s–1 હોય, તો છોકરા અને ટેકરી વચ્ચેનું અંતર …….. m છે.
(9) મધ્યકર્ણમાં આવેલા અસ્થિઓની સંખ્યા ……… છે.
ઉત્તર :
(1) આવર્તકાળ
(2) હર્ટ્ઝ (Hz)
(3) લંબગત
(4) λ
(5) તરંગવેગ
(6) 10-10
(7) 340
(8) 850
(9) 3
પ્રશ્ન 3. નીચેનાં વિધાનો ખરાં છે કે ખોટાં તે જણાવો : [પ્રત્યેકનો 1 ગુણ]
(1) માધ્યમમાં થતી વિક્ષોભની ગતિને તરંગ કહે છે.
(2) શૂન્યાવકાશમાં ધ્વનિનો વેગ 344 m s-1 છે.
(3) હવામાં ધ્વનિતરંગોનું પ્રસરણ સંઘનન-વિઘનન દ્વારા થાય છે.
(4) પ્રકાશના તરંગો એ બિનયાંત્રિક અને લંબગત તરંગો છે.
(5) ધ્વનિતરંગોની ઝડપ હવા કરતાં પાણીમાં વધુ હોય છે.
(6) અવશ્રાવ્ય ધ્વનિ આપણે (મનુષ્યો) સાંભળી શકતા નથી.
(7) પરાશ્રાવ્ય ધ્વનિ એટલે અલ્ટ્રાસોનિક સાઉન્ડ.
(8) મૂળ ધ્વનિ અને પરાવર્તિત ધ્વનિ વચ્ચેનો સમયગાળો 0.1 s કરતાં ઓછો હોય, તો પડઘો સંભળાય છે.
(9) કાનના અંતઃકર્ણમાં ત્રણ હાડકાં – હથોડી, એરણ અને પેંગડું આવેલાં છે.
(10) કાનમાં આવેલ શંખિકા ધ્વનિકંપનોને વિદ્યુત સંકેતમાં રૂપાંતર કરે છે.
(11) તરંગ-વેગ એ માધ્યમના કણોના દોલનનો વેગ છે.
(12) ચામાચીડિયું પરાશ્રાવ્ય ધ્વનિ ઉત્પન્ન કરી શકે છે.
(13) ગેંડો 5 Hz આવૃત્તિ ધરાવતો અવશ્રાવ્ય ધ્વનિ ઉત્પન્ન કરી શકે છે.
(14) ઉંદર શ્રાવ્ય ધ્વનિ ઉત્પન્ન કરી કેટલીક રમતો રમે છે.
(15) ધ્વનિની પિચ એટલે ધ્વનિની આવૃત્તિ તથા ધ્વનિની પ્રબળતા એટલે ધ્વનિનો કંપવિસ્તાર.
ઉત્તર :
( 1 ) ખરું
( 2 ) ખોટું
( 3 ) ખરું
( 4 ) ખરું
( 5 ) ખરું
( 6 ) ખરું
( 7 ) ખરું
( 8 ) ખોટું
( 9 ) ખોટું
(10) ખરું
(11) ખોટું
(12) ખરું
(13) ખરું
(14) ખોટું
(15) ખોટું
પ્રશ્ન 4. નીચેના દરેક પ્રશ્ન માટે આપેલા વિકલ્પોમાંથી સાચો વિકલ્પ પસંદ કરી ઉત્તર લખો : [પ્રત્યેકનો 1 ગુણ]
1. માધ્યમમાં પ્રસરતું ધ્વનિનું તરંગ કેવું હોય છે?
A. સંગત જ હોય
B. લંબગત જ હોય
C. સંગત કે લંબગત પૈકી કોઈ પણ હોય
D. બિનયાંત્રિક હોય
2. નીચેના પૈકી કયા તરંગોના પ્રસરણ માટે માધ્યમની આવશ્યકતા નથી?
A. ધ્વનિના તરંગો
B. પ્રકાશના તરંગો
C. ધરતીકંપના તરંગો
D. પાણીની સપાટી પરના તરંગો
3. ધરતીકંપમાં મુખ્ય શૉક તરંગ પહેલાંના તરંગો કેવા પ્રકારના હોય છે?
A. ઇન્ફ્રાસોનિક
B. અલ્ટ્રાસોનિક
C. સુપરસોનિક
D. ઇન્ટ્રાસોનિક
4. SONARનું પૂર્ણ નામ શું છે?
A. System Of Navigation And Research
B. Sound Navigation and Ranging
C. Sound Of Natural Agriculture Research
D. Sound Of Navigation And Research
5. શ્રાવ્ય ધ્વનિના તરંગોની હવામાં તરંગલંબાઈની સીમા કેટલી હોય છે? (હવામાં ધ્વનિનો વેગ 340 ms−1 હોય ત્યારે)
A. 0.17 mથી 170 m
B. 0.17 mથી 17 m
C. 0.017 mથી 17 m
D. 0.017 mથી 1.7 m
6. નીચે પૈકી કઈ આવૃત્તિવાળો ધ્વનિ પરાશ્રાવ્ય ધ્વનિ છે?
A. 30 Hz
B. 300 Hz
C. 3000 Hz
D. 30,000 Hz
7. પડઘો ક્યારે સંભળાય છે?
A. મૂળ ધ્વનિ અને પરાવર્તિત ધ્વનિ વચ્ચેનો સમયગાળો 0.1 s કરતાં વધારે હોય ત્યારે.
B. મૂળ ધ્વનિ અને પરાવર્તિત ધ્વનિ વચ્ચેનો સમયગાળો 0.1 s કરતાં ઓછો હોય ત્યારે.
C. મૂળ ધ્વનિ અને પરાવર્તિત ધ્વનિ વચ્ચેનો સમયગાળો 0.01 s કરતાં ઓછો હોય ત્યારે.
D. મૂળ ધ્વનિ અને પરાવર્તિત ધ્વનિ વચ્ચેનો સમયગાળો ફક્ત 0.01 s હોય ત્યારે જ.
8. હવામાં પ્રસરતા ધ્વનિતરંગમાં બે ક્રમિક સંઘનન વચ્ચેનું અંતર 2 m છે. જો હવામાં ધ્વનિનો વેગ 340 m s−1 હોય, તો આ તરંગની આવૃત્તિ કેટલી?
A. 680 Hz
B. 340 Hz
C. 170 Hz
D. 85 Hz
9. હવામાં ધ્વનિતરંગનો વેગ 340 m s−1 અને તરંગલંબાઈ 3.4 m છે. હવે આ જ આવૃત્તિવાળો તરંગ પાણીમાં પ્રસરણ પામે, તો તેની તરંગલંબાઈ કેટલી થશે? (પાણીમાં તરંગનો વેગ 1500 m s-1 લો.)
A. 15 m
B. 34 m
C. 3.4 m
D. 1.5 m
10. પ્રકાશના તરંગો એ …….. છે.
A. બિનયાંત્રિક અને સંગત તરંગો
B. યાંત્રિક અને સંગત તરંગો
C. બિનયાંત્રિક અને લંબગત તરંગો
D. યાંત્રિક અને લંબગત તરંગો
11. તરંગનો વેગ કઈ બાબત પર આધાર રાખતો નથી?
A. માધ્યમના તાપમાન
B. માધ્યમની સ્થિતિસ્થાપકતા
C. માધ્યમની જડતા
D. તરંગના કંપવિસ્તાર
12. પાણીની સપાટી પર ઉત્પન્ન કરવામાં આવેલ તરંગની તરંગલંબાઈ 2 cm છે. જો તરંગનો વેગ 16 m s−1 હોય, તો 1sમાં ઉદ્ગમમાંથી કેટલા તરંગો નિર્માણ પામ્યા હશે?
A. 800
B. 1600
C. 400
D. 8
13. નીચેનામાંથી કઈ આવૃત્તિવાળું તરંગ આપણે સાંભળી શકીએ ?
A. 0.15 Hz
B. 15 Hz
C. 150 Hz
D. 25 kHz
14. ચામાચીડિયું કેવા પ્રકારના ધ્વનિતરંગો ઉત્પન્ન કરે છે?
A. પરાશ્રાવ્ય ધ્વનિતરંગો
B. અવશ્રાવ્ય ધ્વનિતરંગો
C. શ્રાવ્ય ધ્વનિતરંગો
D. દરેક પ્રકારના ધ્વનિતરંગો
15. પરાશ્રાવ્ય ધ્વનિ કોણ અનુભવી શકે છે?
A. માણસ
B. વ્હેલ
C. હાથી
D. ઉંદર
16. ECG ટેક્નિકમાં કયા તરંગો વપરાય છે?
A. અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો
B. ઇન્ફ્રાસોનિક તરંગો
C. સુપરસોનિક તરંગો
D. શ્રાવ્ય તરંગો
17. ડેસિબેલ (dB) શેનો એકમ છે?
A. ધ્વનિની તીવ્રતા
B. ધ્વનિની આવૃત્તિ
C. ધ્વનિની પ્રબળતા
D. ધ્વનિની શોષકતા
18. નોટ એ એવો ધ્વનિ છે જે….
A. જુદી જુદી આવૃત્તિઓનું મિશ્રણ છે.
B. માત્ર બે આવૃત્તિઓનું જ મિશ્રણ છે.
C. એક આવૃત્તિનો બનેલો છે.
D. હંમેશાં સાંભળવા માટે કર્ણપ્રિય નથી.
19. યાંત્રિક પિયાનોની કળ પહેલાં હળવેથી અને પછી જોરથી અફાળવામાં આવે છે, તો બીજા કિસ્સામાં …..
A. ધ્વનિ પ્રબળ હશે પણ પિચ પહેલાંના જેટલી હશે.
B. ધ્વનિ પ્રબળ હશે તથા પિચ પણ ઊંચી હશે.
C. ધ્વનિ પ્રબળ હશે પણ પિચ નીચી હશે.
D. ધ્વનિની પ્રબળતા અને પિચ બંને પર કંઈ અસર થશે નહીં.
20. સોનારમાં …….. તરંગો વપરાય છે.
A. પરાશ્રાવ્ય ધ્વનિ
B. અવશ્રાવ્ય ધ્વનિ
C. રેડિયો
D. શ્રાવ્ય ધ્વનિ
21. ધ્વનિ હવામાં પ્રસરણ પામે છે જો …
A. હવાના બંધારણીય કણો એક જગ્યાએથી બીજી જગ્યાએ સ્થાનાંતરિત થાય તો.
B. વાતાવરણમાં ભેજ ન હોય તો.
C. વિક્ષોભ ગતિ કરે તો.
D. કણો અને વિક્ષોભ બંને એક જગ્યાએથી બીજી જગ્યાએ સ્થાનાંતરિત થાય તો.
22. જ્યારે આપણે મૃદુ ધ્વનિને પ્રબળ ધ્વનિ બનાવીએ છીએ ત્યારે આપણે ……… વધારીએ છીએ.
A. તેની આવૃત્તિ
B. તેનો કંપવિસ્તાર
C. તેનો વેગ
D. તેની તરંગલંબાઈ
23. અવશ્રાવ્ય ધ્વનિ ……. સાંભળી શકે છે.
A. કૂતરો
B. ચામાચીડિયું
C. ગેંડો
D. માણસ
24. એક સંગીત-જલસાની શરૂઆતમાં સિતારવાદક સિતારના તારમાં તણાવ બદલે છે – ગોઠવે છે, આ રીતે તા૨માંનો તણાવ બદલીને – ગોઠવીને તે …
A. ધ્વનિની તીવ્રતા બદલે છે – ગોઠવે છે.
B. ધ્વનિનો કંપવિસ્તાર બદલે છે – ગોઠવે છે.
C. સિતારના તારની આવૃત્તિ, બીજા વાઘની આવૃત્તિ સાથે મેળવે છે.
D. ધ્વનિની પ્રબળતા બદલે છે – ગોઠવે છે.
ઉત્તર :
1. સંગત જ હોય
2. પ્રકાશના તરંગો
3. ઇન્ફ્રાસોનિક
4. SOund NAvigation and Ranging
5. 0.017 mથી 17 m
6. 30,000 Hz
7. મૂળ ધ્વનિ અને પરાવર્તિત ધ્વનિ વચ્ચેનો સમયગાળો 0.1 s કરતાં વધારે હોય ત્યારે
8. 170 Hz
9. 15 m
10. બિનયાંત્રિક અને લંબગત તરંગો
11. તરંગના કંપવિસ્તાર
12. 800
13. 150 Hz
14. પરાશ્રાવ્ય ધ્વનિતરંગો
15. ઉંદર
16. અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો
17. ધ્વનિની પ્રબળતા
18. જુદી જુદી આવૃત્તિઓનું મિશ્રણ છે.
19. ધ્વનિ પ્રબળ હશે પણ પિચ પહેલાંના જેટલી હશે.
20. પરાશ્રાવ્ય ધ્વનિ
21. વિક્ષોભ ગતિ કરે તો.
22. તેનો કંપવિસ્તાર
23. ગેંડો
24. સિતારના તારની આવૃત્તિ, બીજા વાઘની આવૃત્તિ સાથે મેળવે છે.
મૂલ્યો આધારિત પ્રશ્નોત્તર (Value Based Questions with Answers)
(1) એક શહેરમાં ડેન્ગ્યુ, મેલેરિયા અને ચિકનગુનિયાની બિમારી ફેલાઈ છે અને ઘણા બધા માણસો તેનો શિકાર થયેલા છે અને તેનાથી પીડાય છે. શહેરમાં મચ્છરોના ઉપદ્રવ પર કાબૂ મેળવવા માટે મ્યુનિસિપાલિટીના અમલદારો મેગાફોનનો ઉપયોગ કરીને આવી બિમારીથી બચવા અને રક્ષણ મેળવવા માટેની જાહેરાતો કરે છે.
(a) મેગાફોન કેવી રીતે કાર્ય કરે છે?
(b) મેગાફોનનો સિદ્ધાંત લખો.
(c) મ્યુનિસિપાલિટીના અમલદારો દ્વારા નિદર્શિત થતા ગુણો જણાવો.
ઉત્તર :
(a) મેગાફોનની બનાવટ એવી રીતે કરવામાં આવે છે કે તેમાં દાખલ થતો ધ્વનિ યોગ્ય ગુણક પરાવર્તન અનુભવી જુદી જુદી દિશાઓમાં ફેલાવાના બદલે એક ચોક્કસ દિશામાં ગતિ કરે અને પરિણામે શ્રોતાઓને તે ધ્વનિ સ્પષ્ટ અને મોટો સંભળાય છે.
(b) મેગાફોનનો સિદ્ધાંત : ધ્વનિનું ગુણક પરાવર્તન
(c) મ્યુનિસિપાલિટીના અમલદારોના ગુણો : (i) મેગાફોનની કાર્યવાહી અને તેના ઉપયોગની જાણકારી, (ii) સામાજિક જવાબદારીનું ભાન તથા (iii) પોતાની નોકરી અંગેની નિષ્ઠા.
(2) સીમા ધોરણ 9માં અભ્યાસ કરે છે. સીમાના પિતાશ્રી પુલો બનાવવા માટે વપરાતા મેટલ-બ્લૉક બનાવતી કંપનીમાં કામ કરે છે. કંપનીમાં તેમની કામગીરી જવાબદારીવાળી છે. જેમ કે, દરેક મેટર-બ્લૉક ખામીરહિત (તિરાડ / છિદ્ર રહિત) હોવો જોઈએ તેની ચકાસણી કરવાની છે.
તેમણે પોતાની ઑફિસમાં પરાધ્વનિ ટ્રાન્સમિટર અને ડિટેક્ટર ગોઠવેલ છે. સીમા એક દિવસ પપ્પાની ઑફિસમાં આ સાધનોની કામગીરીની જાણકારી મેળવવા માટે જાય છે. તેના પિતા સીમાને વિસ્તૃત સમજણ આપે છે. પરિણામે સીમાનું પરાધ્વનિની ઉપયોગિતા અંગેનું જ્ઞાન સ્પષ્ટ થાય છે.
(a) મેટલ-બ્લોકમાં પડેલ તિરાડ કે છિદ્રની જાણકારી કેવી રીતે મળી શકે છે?
(b) સીમાના પપ્પાની આફિસમાં શા માટે સામાન્ય નિ ટ્રાન્સમિટર અને ડિટેક્ટર ગોઠવેલું નથી?
(c) સીમાના પપ્પાના ગુણો તથા સીમાના ગુણો જણાવો.
ઉત્તર :
(a) પરાધ્વનિને આપેલ મેટલ-બ્લૉક પર આપાત કરી પરાવર્તિત થતા તરંગો ડિટેક્ટર દ્વારા નોંધવામાં આવે છે, જો બ્લૉકમિ થોડી પણ ખામી હોય, તો પરાનિ તરંગો તરત જ પરાવિર્તત થાય છે, જે બ્લૉકમાં ખામીની હાજરી સૂચવે છે.
(b) સામાન્ય ધ્વનિના તરંગોની આવૃત્તિ ઓછી હોય છે. તેઓ ખામીયુક્ત સ્થાન આગળથી પરાવર્તિત થઈ શકતા નથી પણ ત્યાંથી વાંકા વળીને ડિટેક્ટર સુધી પહોંચે છે. પરિણામે ખામીયુક્ત ભાગો અંગેની સ્પષ્ટ અને ચોક્કસ જાણકારી મળી શકતી નથી,
(c) સીમાના પપ્પાના ગુણો : (i) પરાધ્વનિની લાક્ષણિકતા અંગેનું જ્ઞાન (ii) પરાધ્વનિની ઉપયોગિતા અંગેની જાણકારી.
સીમાના ગુણો : (i) અભ્યાસુ સ્વભાવ (ii) વૈજ્ઞાનિક ખ્યાલોની સ્પષ્ટ સમજ મેળવવાની જિજ્ઞાસા.
(3) રમણ પોતાનાં બે કૂતરાઓ લઈને સવારે બગીચામાં ચાલવા જાય છે. તેનાં કૂતરાઓ ખતરનાક છે અને બગીચામાં ચાલવા આવતાં બીજા માણસોની સામે જોઈને ભસે છે.
આ કુતરાઓને કાબુમાં રાખવા રમત્ર ઊંચી પિચવાળી સિસોટીનો ઉપયોગ કરે છે.
બગીચામાં ઘરડા માણસો અને કેટલાંક બાળકો આનો વિરોધ કરું છે અને રમણને સમજાવે છે, રમણ બીજા દિવસથી પોતાનાં કૂતરાઓને લીધા સિવાય બગીચામાં સવારે ચાલવા જાય છે.
(a) ઘરડા માણસો અને કેટલાંક બાળકો શા માટે રમણની કાર્યશૈલીનો વિરોધ કરે છે?
(b) ઘરડા માણસો અને બાળકોના પ્રદર્શિત થતા ગુણો જણાવો.
(c) રમણના ગુણો લખો.
ઉત્તર :
(a) કારણ કે, બગીચામાં કૂતરાઓના ભસવાનો અવાજ તથા સિસોટીના અવાજને લીધે ઘોંઘાટ (Nolse) સર્જાય છે.
ઘોંઘાટ આનંદદાયક ધ્વનિ નથી, તેનાથી માનવકાનને નુક્સાન થઈ શકે છે અને તે સ્વાસ્થ્ય માટે હાનિકારક છે.
(b) ઘરડા માણસો અને બાળકોના ગુણો : (i) પોતાના અને બીજાના સ્વાસ્થ્ય અંગેની સભાનતા (ii) સામાજિક જવાબદારી.
(c) રમણના ગુણો : (i) સમજુ સ્વભાવ (ii) બીજી વ્યક્તિઓ પ્રત્યેની સૌહાદતા.
પ્રાયોગિક કૌશલ્ય આધારિત પ્રશ્નોત્તર (Practical Skill Based Questions with Answers)
(1) આકૃતિમાં (a) અને (b) મનુષ્યના ધ્વનિને રજૂ કરતાં આલેખો છે, તો (i) પુરુષના ધ્વનિને રજૂ કરતો આલેખ કર્યો છે? (ii) તમારા જવાબનું કારણ આપો.
ઉત્તર : (i) આલેખ (a) પુરુષના ધ્વનિને દર્શાવે છે.
(ii) સામાન્ય રીતે મનુષ્યના ધ્વનિની પિચ (અથવા આવૃત્તિ) આ કરતાં ઓછી હોય છે.
(2) નીચેની આકૃતિમાં દર્શાવેલ ઘડિયાળનો ટિક ટિક અવાજ મોટો અને સ્પષ્ટ સંભળાય તેના માટે ખુણા ‘x’નું મૂલ્ય શોધો.
ઉત્તર : અવાજ મોટો અને સ્પષ્ટ સંભળાય તેના માટે આપાતકોણ i = પરાવર્તિત કોણ r
∴ આપેલ આકૃતિ પરથી x = 90° – r = 90° – 50° = 40°
(3) નીચેના ત્રણ વિવિધ કિસ્સાઓ આલેખો દોરીને સ્પષ્ટ કરો. દરેક કિસ્સા માટે બે અલગ અલગ આલેખો દોરો.
(a) સમાન કંપવિસ્તાર પણ જુદી જુદી આવૃત્તિવાળા બે ધ્વનિતરંગો
(b) સમાન આવૃત્તિ પણ જુદો જુદો કંપવિસ્તાર ધરાવતા બે ધ્વનિતરંગો
(c) અસમાન કંપવિસ્તાર તથા અસમાન તરંગલંબાઈ ધરાવતા બે ધ્વનિતરંગો
ઉત્તર :
(4) જલતરંગ સંગીતસાધન(વાઘ)માં જુદા જુદા વાટકામાં જુદા જુદા પ્રમાણમાં પાણી છે.
(a) કયા વાટકા વડે નીચી પિચવાળો ધ્વનિ ઉત્પન્ન થશે?
(b) કયા વાટકા વડે ઊંચી પિચવાળો ધ્વનિ ઉત્પન્ન થશે?
(c) ધ્વનિની કઈ લાક્ષણિકતા પિચ નક્કી કરે છે?
ઉત્તર :
(a) જે વાટકામાં મહત્તમ માત્રામાં પાણીનો જથ્થો હશે તેના વડે નીચી પિચવાળો ધ્વનિ ઉત્પન્ન થશે.
(b) જે વાટકામાં ન્યૂનતમ માત્રામાં પાણીનો જથ્થો હશે તેના વડે ઊંચી પિચવાળો ધ્વનિ ઉત્પન્ન થશે.
(c) ધ્વનિતરંગની આવૃત્તિ ધ્વનિની પિચ નક્કી કરે છે.
(5) જ્યારે ગિટારના તારને પકડીને ખેંચવામાં આવે (અથવા ઝપટ મારવામાં આવે), તો
(a) તારમાં ઉદ્ભવતા તરંગનો પ્રકાર કારણ સહિત જણાવો.
(b) હવામાં ઉદ્ભવતા તરંગનો પ્રકાર કારણ સહિત જણાવો.
ઉત્તર :
(a) તારમાં લંબગત તરંગ ઉદ્ભવશે કારણ કે, તારના બંધારણીય કણો તરંગ-પ્રસરણ દિશાને લંબરૂપે દોલન કરે છે.
(b) હવામાં સંગત તરંગ ઉદ્ભવશે કારણ કે, હવાના બંધારણીય કણો પોતાના મધ્યમાન સ્થાનની આસપાસ તરંગ-પ્રસરણની દિશામાં જ દોલન કરે છે.
(6) સંગત તરંગ અને લંબગત તરંગના આલેખો દોરો.
ઉત્તર :
(7) એક માણસ A પોતાનો કાન લાંબી સ્ટીલ પાઇપના એક છેડે રાખે છે. બીજો માણસ B, પાઇપના બીજા છેડે એક પ્રહાર કરે છે. માણસ Aને બે જુદા જુદા ધ્વનિ 0.5 s ના સમયગાળામાં સંભળાય છે. સ્ટીલમાં ધ્વનિની ઝડપ 3630 m s−1 અને હવામાં ધ્વનિની ઝડપ 330 m s-1 હોય, તો બે માણસો વચ્ચેનું અંતર શોધો.
ઉકેલ : ધારો કે, બે માણસો (A અને B) વચ્ચેનું અંતર ‘d’ છે. આપેલ માહિતી પરથી,
(8) એક સ્લૅબમાંથી પસાર થયા બાદ ધ્વનિની તીવ્રતા 20 % જેટલી ઘટે છે, તો બે ક્રમિક સ્તંબમાંથી પસાર થયા બાદ ધ્વનિની તીવ્રતા કેટલી ઘટશે?
ઉકેલ : ધારો કે, પ્રથમ સ્લૅબ પર આપાત ધ્વનિની તીવ્રતા = I0
∴ પ્રથમ સ્તંબમાંથી બહાર નીકળ્યા બાદ ધ્વનિની તીવ્રતા,
I1 = I0 – 20 % (I0) = 80% (I0)
→ હવે, બીજા સ્લૅબ પર આપાત તીવ્રતા,
∴ બીજા સ્લેબમાંથી બહાર નીકળતા ધ્વનિની તીવ્રતા,
∴ બે ક્રમિક સ્લૅબમાંથી બહાર નીકળ્યા બાદ ધ્વનિ-તીવ્રતામાં થતો કુલ ઘટાડો = 20 % + 16 % = 36%
हमसे जुड़ें, हमें फॉलो करे ..
- Telegram ग्रुप ज्वाइन करे – Click Here
- Facebook पर फॉलो करे – Click Here
- Facebook ग्रुप ज्वाइन करे – Click Here
- Google News ज्वाइन करे – Click Here