Physics | న్యూటన్‌ సమీకరణ.. లాప్లాస్‌ సవరణ

• ఒక వరుస అస్పందన, ప్రస్పందన బిందువుల మధ్య దూరం =
• రెండు వరుస అస్పందన, ప్రస్పందన బిందువుల మధ్య దూరం =
  విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు
  ప్రయాణించడానికి యానకం అవసరం లేదు.
  ఉదా: సూర్యుడి నుంచి వచ్చే కాంతికిరణాలు
  యాంత్రిక తరంగాలు: ఇవి ప్రయాణించడానికి యానకం అవసరం.
  ఉదా: గాలిలో ధ్వని

ధ్వని ధర్మాలు

బలాత్కృత కంపనాలు

• ఒక వస్తువుపై బాహ్య బలాన్ని పదేపదే ప్రయోగిస్తే ఆ వస్తువు ప్రయోగించిన బలానికి అనుకూలమైన పౌనఃపున్యంతో కంపనాలు చేస్తుంది. ఇటువంటి కంపనాలను బలాత్కృత కంపనాలు అంటారు.
  అనునాదం: ఒకే సహజ పౌనఃపున్యాలు గల 2 వస్తువుల్లో మొదటి వస్తువును కంపింప జేసినపుడు దాని ప్రభావం వల్ల రెండో వస్తువు గరిష్ఠ శబ్ద తీవ్రతతో కంపిస్తుంది. దీన్ని అనునాదం అంటారు.
  ఉదా: పిల్లనగ్రోవి, రేడియో, టీవీ, ఈల అనునాదం అనే సూత్రం ఆధారంగా పని చేస్తాయి.
• కవాతు చేస్త్తూ చిన్న బ్రిడ్జ్‌ను సమీపిస్తున్న సైనికుల కవాతును ఆపివేస్తారు. ఎందుకంటే అనునాదం వల్ల ఆ బ్రిడ్జ్‌ కూలిపోయే ప్రమాదం ఉంటుంది. ఒకవేళ ఆ బ్రిడ్జ్‌ కింద నుంచి నీరు ప్రవహిస్తున్నట్లయితే దాని సహజ పౌనఃపున్యం మారడం వల్ల అనునాదం జరగదు. ఆ బ్రిడ్జ్‌ కూలిపోదు.
• ఒక నియమిత వేగాన్ని దాటిన పిమ్మట ఒక వాహనం, దాని ఇంజిన్ల పౌనఃపున్యాలు సమానమైనట్లయితే అనునాదం వల్ల ప్రత్యేకమైన ధ్వని వెలువడుతుంది. దీన్ని ‘Rattling Sound’ అంటారు.
• ధ్వని ద్రవ, వాయు పదార్థాల్లో తిర్యక్‌ తరంగాల రూపంలో, గాలిలో అనుదైర్ఘ్య తరంగాల రూపంలో ప్రయాణిస్తుంది. 0oC గల పొడిగాలిలో ధ్వనివేగం సెకనుకు 331 మీటర్లు లేదా గంటకు 750 మైళ్లుగా ఉంటుంది.
  వివిధ పదార్థాల్లో ధ్వని వేగాలు
  వాయువులు
  1) గాలి -331 మీ/సె
  2) కార్బన్‌ డై ఆక్సైడ్‌ (CO2) – 258 మీ/సె
  3) హైడ్రోజన్‌ (H)-1269 మీ/సె ద్రవాలు
  1) సారాయి -1213 మీ/సె
  2) టర్పంటైన్‌ -1326 మీ/సె
  3) నీరు -1435 మీ/సె
  ఘన పదార్థాలు
  1) కాపర్‌ -3560
  2) గాజు -5500
  3) ఇనుము – 5230
• వాయువులో ధ్వని వేగం కింది వాటిపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
  1) వాయువులో ఉష్ణోగ్రత పెరిగితే ధ్వని వేగం పెరుగుతుంది. ఎందుకంటే కణాల కంపన పరిమితి పెరిగి ఎక్కువ దూరం ప్రయాణిస్తాయి.
  2) వాయువు సాంద్రత పెరిగితే ధ్వని వేగం తగ్గుతుంది.
  3) వాయువులో తేమ శాతం పెరిగితే ధ్వని వేగం పెరుగుతుంది. తేమ పెరిగిన ఆ వాయువు సాంద్రత తగ్గడం వల్ల ధ్వని వేగం పెరుగుతుంది.
  4) వాయువు పీడనాన్ని పెంచినా లేదా తగ్గించినా ధ్వని వేగం మారదు. ఎందుకంటే వాయువు పీడనం పై ధ్వని వేగం ఆధారపడి ఉండదు.
  5) పొడి గాలిలో కంటే తడి గాలిలో ధ్వని వేగం ఎక్కువ
  6) గాలిలో ధ్వనివేగ సమీకరణం మొదటిసారి న్యూటన్‌ అనే శాస్త్రవేత్త ప్రతిపాదించగా, లాప్లాస్‌ అనే శాస్త్రవేత్త ఈ సమీకరణాన్ని సవరించి కింది విధంగా సవరించాడు.
  ధ్వనివేగం V=P/d
  P = పీడనం, d = సాంద్రత
  7) వాయువు ఉష్ణోగ్రతను 1oC పెంచితే ధ్వనివేగం 0.61 మీటర్లు / సెకన్‌ పెరుగుతుంది.
  8) ఘన పదార్థాల్లో ధ్వనివేగం, వాయు, ద్రవ పదార్థాల కంటే ఎక్కువ. అందుకే రైలు పట్టాలపైన మనం చెవిని పెట్టినపుడు దూరం నుంచి వస్తున్న రైలును చూడకుండానే దాని ఆగమనం తెలుసుకోవచ్చు.
  9. ఘన పదార్థాలలో ధ్వనివేగం ఎక్కువగా ఉంటుంది.
  10. గాజులో ధ్వని ఎక్కువగా ప్రయాణిస్తుంది.
  ప్రతిధ్వని
• ధ్వని తరంగాలు ప్రయాణిస్తున్న మార్గంలో ఎదురుగా ఉన్న తలాలను తాకి తిరిగి వెనుకకు మరలినప్పుడు రెండోసారి వినిపించే ధ్వనిని ప్రతిధ్వని అంటారు.
• ధ్వనికి, ప్రతిధ్వనికి మధ్య కాలవ్యవధి కనీసం 0.1 sec ఉన్నప్పుడే ప్రతిధ్వని వినపడుతుంది.
• ప్రతి ధ్వని రావాలంటే ధ్వని జనకానికి, పరావర్తన తలానికి మధ్య దూరం కనీసం 16.5 మీటర్లు ఉండాలి.
• సముద్రాల్లో లోతు కనుగొనడానికి ఉపయోగించే పద్ధతి సోనార్‌లో కూడా ఈ సూత్రం ఉపయోగిస్తారు.

ప్రతిధ్వని ఉపయోగాలు

• రెండు పర్వతాల మధ్య దూరం లేదా రెండు భవనాల మధ్య దూరాన్ని కనుక్కోవచ్చు
• బావులు, గనులు, లోయల లోతును కనుగొనవచ్చు.
• ఒక సెకను కాలంలో కణం కంపించే కంపనాల సంఖ్యనే పౌనఃపున్యం అంటారు.
  సూపర్‌సోనిక్‌ వేగం
• ధ్వని వేగం కంటే ఎక్కువ వేగంగా ప్రయాణించే వస్తువులను సూపర్‌ సోనిక్‌ వస్తువులు అంటారు.
• సూపర్‌ సోనిక్‌ విమానం గంటకు కనీసం 1200 కి.మీ.ల వేగంతో ప్రయాణిస్తుంది.
• సాధారణంగా సూపర్‌ సోనిక్‌ వస్తువుల వేగాన్ని మాక్‌ సంఖ్యతో తెలుపుతారు.
• మాక్‌ సంఖ్య = వస్తువు వేగం/ ధ్వని వేగం
• జెట్‌ విమానం సూపర్‌ సోనిక్‌ వేగంతో ప్రయాణించినపుడు గాలిలో ఉత్పన్నమయ్యే తరంగాలు షాక్‌వేవ్స్‌ (Shock waves) ఇవి చాలా శక్తిమంతమైనవి.
• సముద్రంలోని ఓడ సూపర్‌సోనిక్‌ వేగంతో ప్రయాణిస్తుంటే ఏర్పడే తరంగాలు బౌ వేవ్స్‌ (Bow waves) ఇవి కూడా శక్తిమంతమైన తరంగాలు
• ‘థామస్‌ ఆల్వా ఎడిసన్‌’ మొట్టమొదటి సారిగా ధ్వనిని రికార్డు చేసి తిరిగి పున రుత్పత్తి చేశాడు.
• స్టీలు ప్లేట్ల మీద పౌల్సన్‌ అనే శాస్త్రవేత్త ధ్వనిని రికార్డ్‌ చేశాడు
• టేప్‌ రికార్డ్‌లోని టేపుపైన ధ్వనిని రికార్డ్‌ చేయడానికి ఫెర్రిక్‌ ఆక్సైడ్‌ పూత పూస్తారు.

ధ్వని లక్షణాలు

ధ్వని తీవ్రత: ధ్వని తీవ్రత ధ్వని తరంగ కంపన పరిమితిపై అధారపడి ఉంటుంది.

• కంపన పరిమితి పెరిగిన ధ్వని తీవ్రత పెరుగుతుంది. దీని ప్రమాణం ‘డెసిబుల్‌’
  స్థాయిత్వం (Pitch): ఇది పౌనఃపున్యం పై ఆధారపడి ఉంటుంది. కాబట్టి పౌనఃపున్యం పెరిగిన స్థాయిత్వం పెరిగి కీచుమనే శబ్దం వస్తుంది.
  నాదగుణం: వేర్వేరు వస్తువులు ఒకేసారి కంపించినపుడు వాటి నుంచి వెలువడే ధ్వనులను మనచెవి వేర్వేరుగా గుర్తిస్తుంది. దీన్నే ‘నాదగుణం’ అంటారు.
• ఇది శ్రోత వినే శృతి గ్రాహ్యతపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
  నోట్‌: చిన్న పిల్లల్లో, స్త్రీలలో, దోమ స్వరంతో పౌనఃపున్యం ఎక్కువగా ఉండి కంపన పరిమితి తక్కువగా ఉంటుంది. అందువల్ల ఈ స్వరాలు కీచుగా ఉంటాయి.
• మగవారి కంఠస్వరం, ఏనుగు ఘీంకరించినపుడు, సింహం గర్జించినపుడు వాటి స్వరాల్లో పౌనఃపున్యం తక్కువగా ఉండి కంపన పరిమితి ఎక్కువగా ఉంటుంది. అందువల్ల ఈ స్వరాలు గంభీరంగా ఉంటాయి.
• వేర్వేరు వస్తువుల నుంచి వెలువడే ధ్వని తీవ్రతలు సందర్భం ధ్వని తీవ్రత డెసిబుల్స్‌ లో పచ్చిక బయళ్లు, చెట్ల కొమ్మలు ఊగుతున్నప్పుడు-0 డెసిబుల్స్‌ గుసగుసలాడినపుడు – 20-30 డెసిబుల్స్‌ సాధారణంగా మాట్లాడేటపుడు -40-60 డెసిబుల్స్‌ గోడగడియారంలోని లోలకం – 65 డెసిబుల్స్‌ ట్రాఫిక్‌ -80-90 డెసిబుల్స్‌ విమానం, జెట్‌ విమానం, క్షిపణులు, రాకెట్‌లు – 100-200 డెసిబుల్స్‌ ఉరుము శబ్దం -150 డెసిబుల్స్‌ జీఎస్‌ఎల్‌వీ రాకెట్‌ నుంచి – 250 డెసిబుల్స్‌ ధ్వని కాలుష్యం అత్యధికంగా గల నగరాలు
  1) ఢిల్లీ 2) హైదరాబాద్‌
  3) ముంబై 4) కోల్‌కతా
  అత్యుత్తమ ధ్వని శోషకాలు
  1) తెరిచి ఉన్న కిటికీ 2) కార్పెట్‌
  3) చెట్ల కొమ్మలు
  చెట్లు ధ్వని కాలుష్యాన్ని తగ్గిస్తాయి.
  ధ్వని కాలుష్యం
• ధ్వని తీవ్రత 85 డెసిబుల్స్‌ దాటినట్లయితే మానవుని ఆరోగ్యంపై చెడు ఫలితాలు కలుగుతాయి. కాబట్టి దీన్ని ధ్వని కాలుష్యం అంటారు.
  ధ్వని కాలుష్యానికి కారణాలు
• అణుబాంబుల విస్ఫోటనం
• బహిరంగ ప్రదేశాల్లో టపాకాయలను పేల్చడం, లౌడ్‌స్పీకర్‌ ఉపయోగించడం
• ట్రాఫిక్‌ నుంచి వెలువడే శబ్దాలు
• రాకెట్‌లు, క్షిపణులు, పరిశ్రమల నుంచి వెలువడే శబ్దాలు మొదలైనవి
  కాలుష్యం వల్ల కలిగే చెడు ఫలితాలు
• చిన్న పిల్లలు, గర్భిణులు, వృద్ధులపై ఈ ప్రభావం చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది.
• అదే విధంగా మానవుడి మెదడు చురుకుదనం కోల్పోయి, ఆలోచనాశక్తి ఏకాగ్రత నశిస్తాయి.
• శ్వాసకోశ, గుండెకు సంబంధించిన వ్యాధులు వస్తాయి.
  నివారణ
• ధ్వనిని శోషించుకొనే వస్తువులను ఎక్కువగా ఉపయోగించాలి. వీటిలో తెరిచి ఉన్న కిటికీ అత్యుత్తమ ధ్వని శోషణకారి. కార్పెట్‌ , బట్టలు, ఫర్నీచర్‌, థర్మకోల్‌, చెట్లకొమ్మలు మొదలైనవి
  సంగీత ధ్వని
• సంగీతంలో స్వరాలను రెండు రకాలుగా చెప్పవచ్చు.
  1) అపస్వరం 2) అనుస్వరం
  వీటిని తిరిగి రెండు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు.
  ఎ) మాధుర్యం బి) హార్మోని
  ఎ) మాధుర్యం: సంగీత వాయిద్యాలను ఒకదాని పిమ్మట మరొకదాన్ని మోగించినపుడు ఆ స్వరాలు వినడానికి ఇంపుగా ఉంటాయి. దీన్ని మాధుర్యం అంటారు.
  ఉదా: భారతీయ జానపద సంగీతం
  బి) హార్మోని: సంగీత వాయిద్యాలను ఒకదాని పిమ్మట మరొకదాన్ని ప్రయోగించినపుడు ఆ స్వరం వినడానికి ఇంపుగా ఉంటే హోర్మోని అంటారు.
  ఉదా: పాశ్చాత్య సంగీతం డప్పుల శబ్దం వల్ల బ్యాక్టీరియా నశిస్తుంది.

ప్రాక్టీస్‌ బిట్స్‌

1. ధ్వని ఎక్కువ వేగంతో దేనిలో ప్రయాణిస్తుంది?
1) గాలి 2) నీరు
3) ఆల్కహాల్‌ 4) ఇనుము
2. కింది వాటిలో అతిధ్వనులకు సంబంధించి సరైనది ఏది?
ఎ) ప్రయోగశాలలో అతిధ్వనులను ‘పీజో’ పద్ధతి ద్వారా ఉత్పత్తి చేస్తారు
బి) పాలలో, నీటిలో ఉన్న బ్యాక్టీరియాను నశింపజేయుటకు ఉపయోగిస్తారు
సి) దోమలను పారదోలుటకు ఉపయోగిస్తారు
1) ఎ 2) బి
3) ఎ, బి 4) ఎ, బి, సి
3. కింది వాటిలో సరైన ప్రవచనం ఏది?
1) ధ్వని తరంగాలు యాంత్రిక తరంగాలు
2) ధ్వని తరంగాలు అనుధైర్ఘ్య తరంగాలు
3) యాంత్రిక తరంగాలు శూన్యంలో
ప్రయాణించలేవు 4) అన్నీ సరైనవే
4. సముద్రాల లోతు తెలుసుకోవడానికి సోనార్‌ పద్ధతిని ఉపయోగిస్తారు? దానికి అర్థం?
1) Sound Detection and Ranging
2) Sound Observation and Ranging
3) Sound Navigation and Ranging
4) Sound Observation,
Navigation and Ranging
5. సినిమాహాళ్లలో గోడలు, సీలింగ్‌లను థర్మకోల్‌ రంపపు పొట్టుతో చేసిన అట్టలతో కప్పి ఉంచడానికి కారణం?
1) అనునాద ప్రభావాన్ని తగ్గించడానికి
2) అనునాద ప్రభావాన్ని పెంచడానికి
3) ప్రతినాద ప్రభావాన్ని తగ్గించడానికి
4) ప్రతినాద ప్రభావాన్ని పెంచడానికి
6. వయసు పెరిగిన కొద్దీ మనిషి వినికిడి సామర్థ్యం తగ్గుతుంది. దీనికి కారణం?
1) తక్కువ పౌనఃపున్యం గల తరంగాలకు కర్ణభేరి స్పందించదు
2) ఎక్కువ పౌనఃపున్యం గల తరంగాలకు కర్ణభేరి స్పందించదు
3) ఎక్కువ తరంగధైర్ఘ్యం గల తరంగాలకు కర్ణభేరి స్పందించదు
4) ఎక్కువ కంపన పరిమితి గల తరంగాలకు కర్ణభేరి స్పందించదు
7. ఉష్ణోగ్రత పెరిగినపుడు గాలిలో ధ్వని వేగం?
1) పెరుగుతుంది
2) తగ్గుతుంది
3) మారదు
4) మొదట పెరిగి తరువాత తగ్గుతుంది

సమాధానాలు
1-4 2-4 3-4 4-3
5-3 6-2 7-1

టాపర్స్‌ ఇన్‌స్టిట్యూట్‌,
దిల్‌సుఖ్‌నగర్‌, హైదరాబాద్‌ 9652578639