শব্দ ও শব্দের বেগ (sound and velocity of sound )

alamin
23 Sep, 2024

 শব্দঃ শব্দ একপ্রকার শক্তি ,যা আমাদের শ্রবণেরন্দ্রিয়ে অনুভূতির সঞ্চার করে ।শব্দ বিভিন্ন মাধ্যমে বিভিন্ন গতিবেগ প্রাপ্ত হয়।যেমন -কঠিন মাধ্যমে শব্দের বেগ সবচেয়ে বেশি,তরল মাধ্যমে তার চেয়ে কম।আমাদের কানের শব্দ শুনার ক্ষমতা 20Hz হতে 20,000Hz । তাই এ সীমাকে শ্রাব্যতার সীমা বলে এবং 20 Hz এর নিচের শব্দকে শ্রবণাতীত এবং 20,000 Hz এর ঊর্ধবে শব্দকে শ্রবণোত্তর শব্দ বলে।

শব্দের বেগ ঃ শব্দ একক সময়ে নির্দিষ্ট দিকে নির্দিষ্ট মাধ্যমে যে দূরত্ব অতিক্রম করে তাকে শব্দের বেগ বলে।

সূচীপত্র: শব্দ ও শব্দের বেগ

১৩ তম অধ্যায়ঃ শব্দ ও শব্দের বেগ
অতিসংক্ষিপ্ত প্রশ্নঃ
০১. স্বাভাবিক তাপমাত্রা ও চাপের বায়ুতে শব্দের বেগ কত?
০২. শ্রাব্যতার সীমা কী?
০৩. শ্রবণোত্তর শব্দ কী?
০৪. প্রতিধ্বনি কী?
০৫. শ্রবণানুভূতির স্থায়ীত্বকাল কত?
সংক্ষিপ্ত প্রশ্নঃ
০৬. শব্দের উপর চাপের প্রভাব আলোচনা কর।
০৭. প্রতিধ্বনির ব্যবহার লেখ।
রচনামূলক প্রশ্নঃ
০৮. প্রতিধ্বনির সাহায্যে কীভাবে সমুদ্রের গভীরতা নির্ণয় করা যায়, ব্যাখ্যা কর।
০৯. শব্দের বেগের উপর তাপমাত্রার প্রভাব আলোচনা কর।
১৩ তম অধ্যায়ঃ শব্দ ও শব্দের বেগ এর প্রশ্নোত্তর
অতিসংক্ষিপ্ত প্রশ্নউত্তরঃ
০১. স্বাভাবিক তাপমাত্রা ও চাপের বায়ুতে শব্দের বেগ কত?
উত্তরঃ বায়ুতে STP-তে শব্দের বেগ 332m/sec.

০২. শ্রাব্যতার সীমা কী?
উত্তরঃ 20Hz-20,000Hz কম্পনাঙ্কের শব্দকে শ্রাব্যতার সীমা বলে।

০৩. শ্রবণোত্তর শব্দ কী?
উত্তরঃ 20,000Hz- এর বেশি কম্পাঙ্কের শব্দকে শ্রবণোত্তর শব্দ বলে।

০৪. প্রতিধ্বনি কী?
উত্তরঃ কোনো মাধ্যমে প্রতিফলক তলে শব্দ বাধা পেয়ে ফিরে আসাকে প্রতিধ্বনি বলে।

০৫. শ্রবণানুভূতির স্থায়ীত্বকাল কত?
উত্তরঃ 1/10 বা, 0.1 sec.

সংক্ষিপ্ত প্রশ্নউত্তরঃ
০৬. শব্দের উপর চাপের প্রভাব আলোচনা কর।
উত্তরঃ চাপের প্রভাবঃ মনে করি, m ভরের কোনো বস্তুর আয়তন ও চাপ যথাক্রমে V1 এবং P1 পরিবির্তিত হয়ে V2 এবং P2  -তে রূপান্তরিত হয়। ফলে বয়েলের সূত্রানুসারে,
P1V1 = P2V2
কিন্তু, ঘনত্ব, p = m/V;  V = m/P
তাই, p1m/ᱞ1 = P2m/ᱞ2
؞P1/P2 = ᱞ2/ᱞ2 = ধ্রুবক
যেহেতু এ অনুপাতটি ধ্রুবক, তাই বায়ুতে শব্দের বেগের উপর চাপের কোনো প্রভাব নেই। অর্থাৎ, চাপ বাড়ানো বা কমানো হলে শব্দের বেগের হ্রাস-বৃদ্ধি ঘটে না।

০৭. প্রতিধ্বনির ব্যবহার লেখ।
উত্তরঃ বিভিন্ন ক্ষেত্রে প্রতিধ্বনির প্রয়োগ দেখা যায়, যেমন-
  1. খনিতে খনিজ পদার্থের অস্তিত্ব নির্ণয়
  2. রাডার যোগাযোগ স্থাপনে
  3. সমুদ্রের গভীরতা নির্ণয়ে
  4. সূক্ষ্ম ছিদ্র শনাক্তকরণে।
রচনামূলক প্রশ্নউত্তরঃ
০৮. প্রতিধ্বনির সাহায্যে কীভাবে সমুদ্রের গভীরতা নির্ণয় করা যায়, ব্যাখ্যা কর।
উত্তরঃ সমুদ্রের গভীরতা নির্ণয়ঃ সমুদ্রের গভীরতা নির্ণয়ের জন্য নৌযানে প্রেরক এবং গ্রাহক যন্ত্র বসানো হয়। চিত্রে A প্রেরকযন্ত্র হতে শব্দ উৎপন্ন হয়ে B গ্রাহকে ফিরে আসে। AB হতে C বিন্দুর গভীরতা CN, জাহাজ হতে গ্রাহক এবং প্রেরক যন্ত্রের দূরত্ব h, পানিতে শব্দের বেগ v, A হতে B-তে শব্দ যেতে সময় লাগে t1 এবং A হতে C- তে এবং C হতে B-তে শব্দ যাবার সময় t2 ।
তাই, AB = vt1
       বা, d = vt1
       বা, v = d/t1
অনুরুপে, AC + CB = vt2 = d/t1 × t2
কিন্তু, ACN এবং BCN সমকোণী ত্রিভুজ হওয়ায়
AC = BC
তাই, 2AC = d/t1 × t2
        ؞ AC = d/2 (t2/t1)
কিন্তু চিত্র হতে,
CN = এখানে রুড হবে AC2 – AN2
      = এখানে রুড হবে AC2 – (AB/2)2
      = এখানে রুড হবে { d/2 (t2/t1)}2 – (d/2)2
      = d/2 এখানে রুড হবে t22/t12 – 1
তাই সমুদ্রের গভীরতা,
H = h + CN
    = h + d/2 এখানে রুড হবে t22/t12 – 1
    = h + d/2 এখানে রুড হবে t22 – t12 / t12
    = h + d/2t1 এখানে রুড হবে t22 – t12
    = h + vt1/2t1 এখানে রুড হবে t22 – t12
    = h + v/2 এখানে রুড হবে t22 – t12
  এটিই সমুদ্রের গভীরতা।

০৯. শব্দের বেগের উপর তাপমাত্রার প্রভাব আলোচনা কর।
উত্তরঃ তাপমাত্রার প্রভাবঃ কোনো গ্যাসের তাপমাত্রার পরিবর্তন ঘটলে এর ঘনত্বের পরিবর্তন ঘটে।
মনে করি,
0° C তাপমাত্রায় ঘনত্ব এবং বেগ যথাক্রমে p0 এবং V0
t°C তাপমাত্রায় ঘনত্ব এবং বেগ যথাক্রমে pt এবং vt
তাই ল্যাপলাসের সংশোধনী অনুসারে,
v0 = এখানে রুড হবে ૪P/ᱞ0 --------------- (i)
vt = এখানে রুড হবে ૪P/ ᱞt -------------- (ii)
(ii) নং সমীকরণকে (i) নং সমীকরণ দ্বারা ভাগ করে পাই, 
Vt / vo = এখানে রুড হবে ᱞ0 / ᱞt
কিন্তু, ᱞ0 = ᱞt (1 + αt) তাই,
       Vt / vo= এখানে রুড হবে ᱞt (1 + αt) / ᱞt = এখানে রুড হবে 1 + αt
বা, vt / vo= এখানে রুড হবে 1 + t / 273 ( α = 1/273 )
বা, vt/v0  = এখানে রুড হবে 273 + t / 273 --------------- (iii)
বা,  vt/v0 = এখানে রুড হবে T/T0
؞ v ∞ এখানে রুড হবে T
অর্থাৎ, বায়ুতে শব্দের বেগ পরম তাপমাত্রার বর্গমূলের সমানুপাতিক ।
আবার, (iii) নং সমীকরণ হতে পাই,
       vt/v0 = (1 + t/273)½
কিন্তু দ্বিপদী উপপাদ্যের সাহায্যে, 
     vt / v0 = (1 + ½. t/273 + -------------)        [উচ্চতম ঘাত পরিহার করে]
বা, vt / v0  = ( 1 + t/546)
বা, vt / v0  = v0 (1+ 0.00183t)
বা, vt = v0 (1 + 0.00183t)
বা, vt = 332 (1 + 0.00183t)
؞ vt = 332 + 0.61t.
অর্থাৎ, প্রতি ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রা বৃদ্ধিতে শব্দের বেগ 0.61 m/sec হারে বৃদ্ধি পায়।

এই পোস্টটি পরিচিতদের সাথে শেয়ার করুন

পূর্বের পোস্ট দেখুন পরবর্তী পোস্ট দেখুন
এই পোস্টে এখনো কেউ মন্তব্য করে নি
মন্তব্য করতে এখানে ক্লিক করুন

অর্ডিনারি সিসি’র নীতিমালা মেনে কমেন্ট করুন। প্রতিটি কমেন্ট রিভিউ করা হয়।

comment url