PHYSICS | వినికిడి శక్తి రూపం… పీడన తరంగం

ధ్వని

వినికిడి జ్ఞానాన్ని కలుగజేసే శక్తి రూపమే ధ్వని. ధ్వని కంపించే వస్తువుల నుంచి జనిస్తుంది. ఇది యాంత్రిక తరంగాల రూపంలో ప్రయాణిస్తుంది. ధ్వని ప్రయాణించేటప్పుడు గాలిలో కణాల కంపన దిశ తరంగ ప్రయాణ దిశలోనే ఉంటుంది. కాబట్టి ధ్వని తరంగాలు అనుదైర్ఘ్య తరంగాలు. దీని అధ్యయనం – అకౌస్టిక్స్‌

యానకం

• కణాలు కలిగిన పదార్థాలను యానకం అంటారు.
• ఈ యానకం ఘన, ద్రవ, వాయు స్థితుల్లో ఏ స్థితిలోనైనా ఉండవచ్చు.
• యానకం లేకుండా ధ్వని తరంగాలు ప్రయాణించవు.
• ధ్వని తరంగాలు యాంత్రిక తరంగాలు. ఇవి శూన్యంలో ప్రయాణించవు.
• చంద్రమండలంపై, విశ్వాంతరాలంలో, కృత్రిమ ఉపగ్రహాల్లో యానకం ఉండదు కాబట్టి అక్కడ ధ్వని వేగం శూన్యం.

తరంగం

• యానకం కణాల కంపన చలనం వల్ల కలిగే శక్తిని ఒక బిందువు నుంచి మరో బిందువుకు మోసుకెళ్లే దాన్ని తరంగం అంటారు.
• తరంగానికి సంబంధించి ప్రాథమిక అంశాలు.
  1. తరంగదైర్ఘ్యం – ఒక పూర్తి తరంగం ప్రయాణం చేసిన దూరం. అంటే రెండు వరుస సంపీడనాల (లేదా) రెండు వరుస శృంగాల మధ్య దూరం.
• ప్రమాణాలు – ఆంగ్‌స్ట్రామ్‌ (1 ఆంగ్‌స్ట్రామ్‌ = 10-8 సెం.మీ.)
  2. కంపన పరిమితి – యానకంలోని కణం తన విరామ స్థానం నుంచి ప్రయాణించే గరిష్ఠ దూరాన్ని కంపన పరిమితి అంటారు.
• ప్రమాణాలు – మి.మీ , సెం.మీ, మీటర్‌
  3. ఆవర్తన కాలం – తరంగం ఒక పూర్తి డోలనం చేయడానికి పట్టే కాలాన్ని ఆవర్తన కాలం అంటారు.
• ప్రమాణాలు – సెకను
  4. తరంగ వేగం – ఒక సెకను కాలంలో తరంగం ప్రయాణించిన దూరాన్ని తరంగ వేగం అంటారు.
• ప్రమాణాలు – మీటర్‌/సెకను
  5. దశ – అంతరాలంలో ఒక బిందువు వద్ద తరంగం తాత్కాలిక స్థితిని ప్రావస్థ అంటారు.
• ప్రమాణాలు – రేడియన్‌లు
  6. దశా భేదం – తరంగంలోని ఏవైనా రెండు బిందువుల వద్ద గల దశల మధ్య తేడాను దశాభేదం అంటారు.
  7. పౌనఃపున్యం – ఒక సెకను కాలంలో తరంగం చేసే డోలనాల సంఖ్యను పౌనఃపున్యం అంటారు

సహజ పౌనఃపున్యం

• ప్రతి వస్తువు శక్తిని పొందిన ప్రతిసారి ఒక ప్రత్యేక పౌనఃపున్యంతో కంపిస్తుంది. ఈ పౌనఃపున్యాన్ని సహజ పౌనఃపున్యం అంటారు. ఈ కంపనాలను సహజ కంపనాలు అంటారు.
  అవరుద్ధ డోలనాలు
• క్రమంగా కంపన పరిమితి తగ్గిపోయే డోలనాలు

బలాత్కృత డోలనాలు

• ఒక వస్తువుపై బాహ్య బలాన్ని పదేపదే ప్రయోగిస్తే ఆ వస్తువు, ప్రయోగించిన బలానికి అనుకూలమైన పౌనఃపున్యంతో కంపనాలు చేస్తుంది. ఇటువంటి కంపనాలను బలాత్కృత కంపనాలు/డోలనాలు అంటారు.
  అనునాదం
• ఒకే సహజ పౌనఃపున్యం గల రెండు వస్తువుల్లో ఒక దాన్ని కంపింపజేస్తే రెండో వస్తువు కంపించడం మొదలుపెడుతుంది. ఇలా జరగడాన్ని అనునాదం అంటారు.
• అనునాదం బలాత్కృత కంపనాల్లో ఒక ప్రత్యేక సందర్భం.
  ఉదాహరణలు
  1. వీధిలో బస్సులు, లారీలు వెళ్లేటప్పుడు తలుపులు, కిటికీలు కంపించడం
  2. విమానాలు ప్రయాణిస్తున్నప్పుడు అనునాదం వల్ల గృహాల కిటికీలు కొద్దిగా కంపిస్తాయి
  3. వీధిలో బ్యాండుమేళం మోగిస్తే ఇంట్లో ఖాళీ బిందెలు మోగడం
  4. రేడియో, టీవీలను ట్యూనింగ్‌ చేయడం
  5. వాహనాలు నడిచేటప్పుడు ఒక ప్రత్యేక వేగం వద్ద ఒక విధమైన శబ్దం వస్తుంది. దీన్ని ‘Ratling of Sound’ అంటారు. దీనికి కారణం ఆ ప్రత్యేక వేగం వద్ద వాహనం ఇంజిన్‌తో వాహనపు ఇతర భాగాలు అనునాదంలో ఉంటాయి.
  6. అనునాదం వల్ల వంతెన కూలిపోయే ప్రమాదం ఉండటంతో కవాతు చేస్తూ వంతెన పైకి వస్తున్న సైనికులు వంతెనపై సాధారణంగా నడుస్తారు.
  నోట్‌– ఈ అనునాదం ఆధారంగానే డీసీ మిల్లర్‌ అనే శాస్త్రవేత్త గాలిలో ధ్వని వేగాన్ని
  కనుగొన్నాడు.
  తరంగాల రకాలు
• తరంగాలు ప్రయాణించే విధానం ఆధారంగా ఇవి 3 రకాలు
  1. పురోగామి 2. తిరోగామి 3. స్థిర
• తరంగాల స్వభావాన్ని బట్టి రెండు రకాలుగా విభజించారు.
  ఎ) యాంత్రిక తరంగాలు
  బి) విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు
  1. పురోగామి తరంగాలు
• అలజడి ఏర్పడిన ప్రాంతం నుంచి అనంతంగా ముందుకు సాగిపోయే తరంగాలను పురోగామి తరంగాలు అంటారు.
• పురోగామి తరంగాలు మళ్లీ రెండు రకాలు
  ఎ) అనుదైర్ఘ్య తరంగాలు
  బి) తిర్యక్‌ తరంగాలు
  ఎ) అనుదైర్ఘ్య తరంగాలు
• కణాల కంపన దిశ తరంగ ప్రసార దిశలో ఉంటే వాటిని అనుదైర్ఘ్య తరంగాలు అంటారు.
• ఈ తరంగాల్లో సంపీడనాలు, విరళీకరణాలు ఏర్పడుతాయి.
• రెండు వరుస సంపీడనాలు (లేదా) రెండు వరుస విరళీకరణాల మధ్య దూరాన్నే తరంగదైర్ఘ్యం అంటారు.
  ఉదా : 1. గాలిలో ప్రయాణించే ధ్వని తరంగాలు
  2. గుడిగంట మోగించినప్పుడు వచ్చే తరంగాలు
  3. స్ప్రింగ్‌లో ఏర్పడే తరంగాలు
  4. భూకంపాల సమయంలో ఉద్భవించే ప్రాథమిక తరంగాలు
  బి. తిర్యక్‌ తరంగాలు
• యానకంలోని కణాల కంపన దిశ తరంగ చలన దిశకు లంబంగా ఉంటే ఈ తరంగాలను తిర్యక్‌ తరంగాలు అంటారు.
• ఈ తరంగాల్లో శృంగాలు, ద్రోణులు ఏర్పడుతాయి
• రెండు వరుస శృంగాలు (లేదా) రెండు వరుస ద్రోణుల మధ్య దూరాన్ని తరంగ దైర్ఘ్యం అంటారు.
  ఉదా : 1. ఘన, ద్రవ పదార్థాల్లో ప్రయాణించే ధ్వని తరంగాల ప్రయాణం
  2. పారదర్శక పదార్థాల్లో కాంతి తరంగాల ప్రయాణం
  3. విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు
  4. రిపుల్‌ ట్యాంక్‌లో ఉండే నీటి ఉపరితలంపై ఏర్పడే తరంగాలు
  5. భూకంపాల సమయంలో ఉద్భవించే గౌణ తరంగాలు
  2. తిరోగామి తరంగాలు
  l అలజడి ఏర్పడిన ప్రాంతం నుంచి బయలుదేరి ఏదైనా ఒక బిందువు నుంచి వెనక్కి వచ్చే తరంగాలను తిరోగామి తరంగాలు అంటారు.
  ఉదాహరణ-
  1. నీళ్లతో ఉన్న బకెట్‌ను తట్టినప్పుడు తరంగాలు బకెట్‌ అంచులను తాకి పరావర్తనం చెందిన తరంగాలు
  2. తాడు ఒక చివరను గోడకు కట్టి రెండవ చివరలో పురోగామి తరంగాలను ఇచ్చినప్పుడు అవి స్థిర బిందువు వద్ద పరావర్తనం చెందడం.
  3. స్థిర తరంగాలు
• రెండు పురోగామి తరంగాలు వ్యతిరేక దిశల్లో ప్రయాణిస్తే స్థిర తరంగాలు ఏర్పడుతాయి
  ఉదాహరణ-
  1. అనునాదం చెందే గాలి స్తంభంపై తరంగాలు
  2. తీగల్లో స్థిర తరంగాలు ఏర్పడినప్పుడు ఉచ్చులు ఏర్పడుతాయి
  3. కంపించే తీగపైన ఏర్పడే తరంగాలు
  4. స్థిర తరంగాల్లో ప్రతిస్పందన స్థానాలు (కణాలు గరిష్ఠంగా కంపించే స్థానాలు), అస్పందన స్థానాలు (కణాల కదలిక లేకుండా ఉండే స్థానాలు) ఏర్పడుతాయి.
  స్వభావ రీత్యా తరంగాల రకాలు
  1. యాంత్రిక తరంగాలు – ప్రయాణించడానికి యానకం అవసరమైన తరంగాలను యాంత్రిక తరంగాలు అంటారు.
  ఉదాహరణ – ధ్వని తరంగాలు
  2. విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు – ప్రయాణించడానికి యానకం అవసరం లేని తరంగాలను విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు అంటారు.
  ఉదాహరణ – కాంతి కిరణాలు, X-కిరణాలు, అతినీల లోహిత కిరణాలు మొదలైనవి.
  భూకంపం వల్ల ఉద్భవించే తరంగాలు
  1. తల తరంగాలు : భూ ఉపరితలంపైన ప్రయాణించే తరంగాలు
  2. ప్రాథమిక తరంగాలు : ఈ తరంగాలు ఘన, ద్రవ, వాయు పదార్థాల గుండా ప్రయాణించగలుగుతాయి అందుకే భూకంప తీవ్రత ప్రాథమిక తరంగాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
• ప్రాథమిక తరంగాలు అనేవి అనుదైర్ఘ్య తరంగాలు
  3. గౌణ తరంగాలు
• ఈ తరంగాలు కేవలం ఘన పదార్థాల నుంచి మాత్రమే ప్రయాణిస్తాయి
• గౌణ తరంగాలు అనేవి తిర్యక్‌ తరంగాలు
  ధ్వని లక్షణాలు
  1. తీవ్రత
• చెవిలో ధ్వని కలిగించే శబ్ద జ్ఞాన పరిమాణాన్ని తీవ్రత అంటారు
• ధ్వని తీవ్రత ఈ తరంగాల కంపన పరిమితిపై ఆధారపడుతుంది
• ధ్వని తీవ్రత తరంగాల వేగం, పౌనఃపున్యంపై ఆధారపడదు
• ధ్వని తీవ్రతను కొలిచేది – డెసిబుల్‌ (dB)
  గమనిక : డెసిబుల్స్‌కు ప్రమాణం – dB. ఇందులో d అంటే డెసిబెల్స్‌, B అంటే రేడియో తరంగాలను గ్రాహంబెల్‌ కనుగొన్నాడు కాబట్టి ఆయన పేరు Graham‘B’ell నుంచి ‘B’ను చేర్చారు.
  ధ్వని కాలుష్యం
• Noise అనే పదం ‘Nausea’ అనే లాటిన్‌ పదం నుంచి వచ్చింది.
• అవాంఛిత సమయంలో, వాంఛిత ప్రదేశంలో అసమ్మతమైన, శ్రావ్యయోగ్యంకాని ధ్వనుల వల్ల జీవుల ఆరోగ్యానికి హాని కలగడాన్ని ధ్వని కాలుష్యం అంటారు

శబ్ద / ధ్వని కాలుష్యం – ప్రభావాలు

• ధ్వని కాలుష్య ప్రభావాలను రెండు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు
  (ఎ) శ్రవణ సంబంధిత ప్రభావాలు
  (బి) శ్రవణ సంబంధం కాని ప్రభావాలు
  (ఎ) శ్రవణ సంబంధమైన ప్రభావాలు
• ఇవి చాలా త్వరితంగా సంభవిస్తాయి. దీనిలో ముఖ్యంగా కింది సమస్యలు ఉంటాయి.
  ఎ) చెవికి అలసట కలగడం – 90 డెసిబుల్స్‌ తీవ్రతగల ధ్వనుల వల్ల అలసట, నీరసం ఉంటుంది.
  బి) చెవిటితనం సంక్రమించడం– వారానికి 40 గంటలు 90 డెసిబెల్స్‌ తీవ్రత గల ధ్వని కాలుష్యానికి గురైతే వినికిడి సామర్థ్యం కోల్పోతారని ‘ఇంటర్నేషనల్‌ స్టాండర్డ్‌ ఆర్గనైజేషన్‌’ వారు తెలిపారు. 4000-6000 Hz పౌనఃపున్యం గల ధ్వని తరంగాల వల్ల తాత్కాలిక చెవిటితనం రావడాన్ని ‘టెంపరరీ థ్రెషోల్డ్‌ షిఫ్ట్‌’, 100 డెసిబుల్స్‌ తీవ్రత గల ధ్వని తరంగాలు నిరంతరం చెవికి తాకడం వల్ల ‘పర్మనెంట్‌ థ్రెషోల్డ్‌ షిఫ్ట్‌’ కలుగుతాయి.
• పరిశ్రమల్లో పనిచేసే వారిలో ఎక్కువ మందికి శాశ్వత చెవిటితనం రావడాన్ని ‘ఆక్యుపేషనల్‌ హియరింగ్‌ లాస్‌’ అని అంటారు.
  బి. శ్రవణ సంబంధం కాని ప్రభావాలు
• 80-95 డెసిబుల్స్‌ తీవ్రత కలిగిన ధ్వని కాలుష్యం వల్ల పరిశ్రమల్లో పనిచేసే కార్మికులు ఉద్వేగానికి లోనవడం, నరాల ఒత్తిడికిలోనై హృదయ సంబంధ సమస్యలు కలగడం, అధిక రక్తపీడనం, అలసట, నిద్రలేమి, అధికంగా చెమటలు పట్టడం, వికారం, టాకీకార్డియా, మైకంతో తల తిరగడం వంటి లక్షణాలు కనబడుతాయి.

తెలుగు అకాడమీ సౌజన్యంతో