ध्वनी पाण्यात का वेगाने प्रवास करतो? पाण्यात ध्वनी प्रसार आणि श्रवणक्षमता
ध्वनी प्रसारण
असे समजू नका की आवाज फक्त हवेतून प्रसारित होतो. ते इतर पदार्थांमधून जाऊ शकते - वायू, द्रव, अगदी घन. ध्वनी हवेपेक्षा पाण्यात चारपट जास्त वेगाने प्रवास करतो.
जर आपल्याला शंका असेल की ध्वनी पाण्याद्वारे प्रसारित केला जाऊ शकतो, तर पाण्याखाली असलेल्या संरचनेत काम करणाऱ्या कामगारांना विचारा: ते पुष्टी करतील की किनार्यावरील आवाज पाण्याखाली स्पष्टपणे ऐकू येतात.
आणि आपण मच्छिमारांकडून शिकू शकाल की मासे किनाऱ्यावर थोड्याशा संशयास्पद आवाजात विखुरतात.
200 वर्षांपूर्वी शास्त्रज्ञांनी पाण्याखाली आवाज किती वेगाने जातो याचे मोजमाप केले. हे स्विस तलावांपैकी एकावर केले गेले - जिनिव्हा वर. दोन भौतिकशास्त्रज्ञ बोटींमध्ये बसले आणि एकमेकांपासून तीन किलोमीटर अंतरावर गेले. एका बोटीच्या बाजूला पाण्याखाली एक घंटा टांगलेली होती, ज्याला लांब हाताळलेल्या हातोड्याने मारता येईल. हे हँडल बोटीच्या धनुष्यावर बसवलेल्या एका लहान मोर्टारमध्ये गनपावडर प्रज्वलित करण्यासाठी उपकरणाशी जोडलेले होते: त्याच वेळी घंटा वाजली, गनपावडर भडकले आणि आजूबाजूला एक चमकदार फ्लॅश दिसत होता. हा फ्लॅश अर्थातच, आणि भौतिकशास्त्रज्ञ जो दुसर्या बोटीत बसला होता आणि पाण्याखाली खाली असलेल्या पाईपमध्ये बेलचा आवाज ऐकत होता. फ्लॅशच्या तुलनेत ध्वनीच्या विलंबाने, एका बोटीतून दुसर्या बोटीपर्यंत आवाज किती सेकंदात पाण्यात गेला हे निर्धारित केले गेले. अशा प्रयोगांद्वारे असे आढळून आले की ध्वनी पाण्यात प्रति सेकंद 1,440 मीटर वेगाने प्रवास करतो.
कास्ट आयर्न, लाकूड, हाडे यांसारख्या कडक लवचिक पदार्थ, आवाज आणखी चांगल्या आणि जलद प्रसारित करतात. तुमचा कान एका लांब लाकडी तुळईच्या किंवा लॉगच्या शेवटी लावा आणि एखाद्या मित्राला विरुद्ध टोकाला काठीने मारायला सांगा, तुम्हाला बीमच्या संपूर्ण लांबीमधून प्रसारित होणारा जोराचा आवाज ऐकू येईल. जर आजूबाजूचा परिसर पुरेसा शांत असेल आणि बाहेरील आवाज व्यत्यय आणत नसतील, तर बारमधून विरुद्ध टोकाला जोडलेल्या घड्याळाची टिकटिक ऐकू येणे देखील शक्य आहे. लोखंडी रेल किंवा बीम, कास्ट-लोखंडी पाईप्सद्वारे, मातीद्वारे देखील ध्वनी चांगल्या प्रकारे प्रसारित केला जातो. आपले कान जमिनीवर टेकवून, आपण घोड्याच्या पायांचा आवाज हवेतून पोहोचण्यापूर्वी ऐकू शकता; आणि अशा प्रकारे दूरच्या बंदुकांमधून तोफांच्या गोळ्यांचे आवाज ऐकू येतात, ज्याचा गोंधळ हवेतून अजिबात पोहोचत नाही. लवचिक घन पदार्थ इतके चांगले आवाज प्रसारित करतात; मऊ उती, सैल, लवचिक पदार्थ स्वतःद्वारे आवाज खूप खराबपणे प्रसारित करतात - ते ते "शोषून घेतात". त्यामुळे आवाज पुढच्या खोलीपर्यंत पोहोचू नये म्हणून ते दारावर जाड पडदे लावतात. कार्पेट्स, असबाबदार फर्निचर, ड्रेस अशाच प्रकारे आवाजावर परिणाम करतात.
हा मजकूर एक परिचयात्मक भाग आहे. The Newest Book of Facts या पुस्तकातून. खंड 3 [भौतिकशास्त्र, रसायनशास्त्र आणि तंत्रज्ञान. इतिहास आणि पुरातत्व. विविध] लेखक कोंड्राशोव्ह अनातोली पावलोविच फिजिक्स अॅट एव्हरी स्टेप या पुस्तकातून लेखक पेरेलमन याकोव्ह इसिडोरोविचआवाजाचा वेग तुम्ही कधी लांबून झाड तोडताना लाकूडतोड पाहिला आहे का? किंवा कदाचित तुम्ही एखाद्या सुताराला अंतरावर काम करताना, खिळ्यांवर हातोडा मारताना पाहिले असेल? तुमच्या इथे एक विचित्र गोष्ट लक्षात आली असेल: कुर्हाड झाडावर आदळली की वार ऐकू येत नाही.
चळवळ पुस्तकातून. उष्णता लेखक किटायगोरोडस्की अलेक्झांडर इसाकोविचआवाजाची ताकद अंतराने आवाज कसा कमकुवत होतो? भौतिकशास्त्रज्ञ तुम्हाला सांगतील की ध्वनी "अंतराच्या वर्गासह उलट" कमी होतो. याचा अर्थ खालीलप्रमाणे आहे: तिप्पट अंतरावरील घंटाचा आवाज एकाच अंतरावर तितक्या मोठ्याने ऐकू येण्यासाठी, आपल्याला एकाच वेळी ऐकण्याची आवश्यकता आहे
निकोला टेस्ला यांच्या पुस्तकातून. व्याख्याने. लेख. टेस्ला निकोला द्वारेआवाजाचा वेग वीज चमकल्यानंतर गडगडाटाला घाबरू नका. तुम्ही याबद्दल ऐकले असेलच. आणि का? वस्तुस्थिती अशी आहे की प्रकाश आवाजापेक्षा अतुलनीय वेगाने प्रवास करतो, जवळजवळ त्वरित. एकाच क्षणी मेघगर्जना आणि विजा पडतात, परंतु आपल्याला वीज चमकताना दिसते
तरुण भौतिकशास्त्रज्ञांसाठी पुस्तकातून [अनुभव आणि मनोरंजन] लेखक पेरेलमन याकोव्ह इसिडोरोविचआवाजाचे लाकूड तुम्ही गिटार कसे ट्यून केले आहे ते पाहिले आहे - तार खुंटीवर ओढली जाते. जर स्ट्रिंगची लांबी आणि ताणाची डिग्री निवडली असेल, तर स्ट्रिंग, स्पर्श केल्यास, एक अतिशय विशिष्ट स्वर उत्सर्जित करेल. तथापि, आपण स्ट्रिंगचा आवाज विविध ठिकाणी स्पर्श करून ऐकला -
व्हॉट लाइट टेल्स या पुस्तकातून लेखक सुवोरोव्ह सेर्गेई जॉर्जिविचध्वनी ऊर्जा एका आवाजाच्या शरीराभोवती असलेले हवेचे सर्व कण दोलन स्थितीत असतात. आम्ही धडा V मध्ये शोधल्याप्रमाणे, साइन नियमानुसार दोलन होणाऱ्या भौतिक बिंदूमध्ये एक निश्चित आणि अपरिवर्तित एकूण ऊर्जा असते. जेव्हा दोलन बिंदू त्या स्थानावरून जातो
भौतिकशास्त्राचे जटिल नियम कसे समजून घ्यावेत या पुस्तकातून. मुलांसाठी आणि त्यांच्या पालकांसाठी 100 सोपे आणि मजेदार अनुभव लेखक दिमित्रीव्ह अलेक्झांडर स्टॅनिस्लावोविचअंतरासह ध्वनी क्षीणन ध्वनी वाद्यातून, ध्वनी लहरी अर्थातच सर्व दिशांना प्रसारित होतात. आपण मानसिकदृष्ट्या ध्वनी स्त्रोताजवळ वेगवेगळ्या त्रिज्यांचे दोन गोल काढू या. अर्थात, पहिल्या गोलातून जाणारी ध्वनी ऊर्जा दुसऱ्या गोलाकारातूनही जाईल
इंटरस्टेलर: पडद्यामागील विज्ञान या पुस्तकातून लेखक काटेरी किप स्टीव्हनध्वनीचे परावर्तन या विभागात, आपण ध्वनी लहरीची लांबी पुरेशी लहान आहे असे गृहीत धरू आणि त्यामुळे आवाज किरणांच्या बाजूने पसरतो. जेव्हा असा ध्वनी किरण हवेतून घन पृष्ठभागावर पडतो तेव्हा काय होते? हे स्पष्ट आहे की या प्रकरणात एक प्रतिबिंब आहे
लेखकाच्या पुस्तकातूनवातावरणातील अनपेक्षित गुणधर्मांचा शोध - विचित्र प्रयोग - परत न करता एकाच वायरवर विद्युत ऊर्जेचे प्रक्षेपण - पृथ्वीच्या माध्यमातून होणारे संक्रमण हे खरे कारण आहे की विद्युत प्रेषणाशिवाय पृथ्वीवर दुसरे प्रक्षेपण झाले आहे. ऊर्जा
लेखकाच्या पुस्तकातूनतारांशिवाय विद्युत उर्जेचे प्रक्षेपण* 1898 च्या शेवटी, नैसर्गिक वातावरणाद्वारे विद्युत ऊर्जा प्रसारित करण्याची पद्धत सुधारण्यासाठी अनेक वर्षे चाललेल्या पद्धतशीर संशोधनामुळे मला तीन महत्त्वाच्या गरजा समजल्या; पहिला -
लेखकाच्या पुस्तकातून लेखकाच्या पुस्तकातूनरेडिओ ट्यूब जनरेटरद्वारे ध्वनी प्रसारण, ज्याची योजना अंजीर मध्ये दर्शविली आहे. 24 अपरिवर्तित पॅरामीटर्ससह रेडिओ उत्सर्जन निर्माण करते. चला त्यात एक छोटीशी भर घालू: इलेक्ट्रॉन दिव्याच्या ग्रिडला व्होल्टेज पुरवणार्या सर्किटला, आम्ही ते इंडक्शनद्वारे जोडू.
लेखकाच्या पुस्तकातून48 पदार्थाद्वारे उर्जेचे हस्तांतरण आम्हाला आवश्यक असलेल्या प्रयोगासाठी: रूबलसाठी डझनभर नाणी. आम्ही आधीच वेगवेगळ्या लहरींना भेटलो आहोत. येथे आणखी एक जुना प्रयोग आहे जो खूपच मजेदार दिसतो आणि एखादी लाट एखाद्या वस्तूमधून कशी जाते हे दर्शविते. एक क्षुल्लक घ्या - नाणी, उदाहरणार्थ.
लेखकाच्या पुस्तकातून30. भूतकाळातील संदेश पाठवणे दर्शकांसाठी नियमांचा एक संच ख्रिस्तोफर नोलनने इंटरस्टेलरचे दिग्दर्शन करण्यापूर्वी आणि स्क्रिप्टची पुनर्रचना करण्यापूर्वी, त्याचा भाऊ योनाने मला काही नियमांबद्दल सांगितले. साय-फाय चित्रपट योग्य मार्गावर ठेवण्यासाठी
लेखकाच्या पुस्तकातूनधडा 30 भूतकाळातील संदेश आधुनिक भौतिकशास्त्रज्ञ एका मोठ्या प्रमाणाशिवाय चार स्पेस-टाइम डायमेन्शन्समध्ये वेळेत परत प्रवास करण्याची कल्पना कशी करतात यासाठी, ब्लॅक होल आणि फोल्ड्स ऑफ टाइम [थॉर्न 2009], अध्यायांचा शेवटचा अध्याय पहा
लेखकाच्या पुस्तकातूनधडा 30 भूतकाळातील संदेश पाठवणे मोठ्या प्रमाणात, आपल्या ब्रेनप्रमाणे, स्पेसटाइममधील स्थान जेथे संदेश पाठवले जाऊ शकतात आणि काहीही हलविले जाऊ शकते या कायद्याने मर्यादित आहेत की प्रकाशापेक्षा कोणतीही गोष्ट वेगाने प्रवास करू शकत नाही. अन्वेषण करण्यासाठी
हवेपेक्षा ध्वनी पाण्यात शेकडो पट कमी शोषला जातो. तरीही, जलीय वातावरणातील श्रवणक्षमता वातावरणापेक्षा खूपच वाईट आहे. ध्वनीच्या मानवी आकलनाच्या वैशिष्ट्यांद्वारे हे स्पष्ट केले आहे. हवेमध्ये, ध्वनी दोन प्रकारे समजला जातो: कानातल्या (हवा वहन) आणि तथाकथित हाडांच्या वहनातून, जेव्हा ध्वनी कंपने जाणवतात आणि कवटीच्या हाडांमधून श्रवणयंत्रात प्रसारित केली जातात.
डायव्हिंग उपकरणाच्या प्रकारावर अवलंबून, डायव्हरला हवा किंवा हाडांच्या वहनाच्या प्राबल्य असलेल्या पाण्यात आवाज जाणवतो. हवेने भरलेल्या त्रि-आयामी शिरस्त्राणाची उपस्थिती आपल्याला हवेच्या संवहनाद्वारे आवाज जाणवू देते. तथापि, हेल्मेटच्या पृष्ठभागावरून ध्वनी परावर्तन झाल्यामुळे ध्वनी उर्जेचे महत्त्वपूर्ण नुकसान अपरिहार्य आहे.
उपकरणांशिवाय किंवा घट्ट बसणारे हेल्मेट असलेल्या उपकरणात उतरताना, हाडांचे वहन प्रामुख्याने होते.
पाण्याखाली ध्वनी समजण्याचे वैशिष्ट्य म्हणजे ध्वनी स्त्रोताची दिशा ठरवण्याची क्षमता कमी होणे. हे या वस्तुस्थितीमुळे आहे की मानवी श्रवण अवयव हवेतील ध्वनी प्रसाराच्या गतीशी जुळवून घेतात आणि ध्वनी सिग्नलच्या आगमन वेळेत आणि सापेक्ष ध्वनी दाब पातळीच्या फरकामुळे ध्वनी स्त्रोताची दिशा निर्धारित करतात. प्रत्येक कान. ऑरिकलच्या उपकरणाबद्दल धन्यवाद, हवेतील एखादी व्यक्ती ध्वनी स्त्रोत कोठे आहे हे निर्धारित करण्यास सक्षम आहे - समोर किंवा मागे, अगदी एका कानानेही. पाण्यात, गोष्टी वेगळ्या आहेत. पाण्यात ध्वनी प्रसाराचा वेग हवेच्या तुलनेत 4.5 पट जास्त आहे. म्हणून, प्रत्येक कानाद्वारे ध्वनी सिग्नलच्या रिसेप्शनच्या वेळेतील फरक इतका लहान होतो की ध्वनी स्त्रोताच्या दिशानिर्देश निर्धारित करणे जवळजवळ अशक्य होते.
उपकरणाचा भाग म्हणून कठोर शिरस्त्राण वापरताना, ध्वनी स्त्रोताची दिशा ठरवण्याची शक्यता सामान्यतः वगळली जाते.
मानवी शरीरावर वायूंचे जैविक परिणाम
वायूंच्या जैविक प्रभावाचा प्रश्न योगायोगाने उपस्थित केला गेला नाही आणि सामान्य परिस्थितीत मानवी श्वासोच्छवासाच्या दरम्यान गॅस एक्सचेंजची प्रक्रिया आणि तथाकथित हायपरबेरिक (म्हणजे उच्च दाबाखाली) लक्षणीय भिन्न आहेत या वस्तुस्थितीमुळे आहे.
हे ज्ञात आहे की आपण श्वास घेत असलेली सामान्य वायुमंडलीय हवा उच्च-उंचीच्या उड्डाणांमध्ये वैमानिकांच्या श्वासोच्छवासासाठी अयोग्य आहे. गोताखोरांच्या श्वासोच्छवासासाठी देखील याचा मर्यादित वापर आढळतो. 60 मीटरपेक्षा जास्त खोलीत उतरताना, ते विशेष वायू मिश्रणाने बदलले जाते.
वायूंचे मुख्य गुणधर्म विचारात घ्या, जे शुद्ध स्वरूपात आणि इतरांच्या मिश्रणात, गोताखोरांद्वारे श्वासोच्छवासासाठी वापरले जातात.
त्याच्या संरचनेत, हवा विविध वायूंचे मिश्रण आहे. हवेचे मुख्य घटक आहेत: ऑक्सिजन - 20.9%, नायट्रोजन - 78.1%, कार्बन डायऑक्साइड - 0.03%. याव्यतिरिक्त, हवेतील लहान प्रमाणात: आर्गॉन, हायड्रोजन, हेलियम, निऑन, तसेच पाण्याची वाफ.
वातावरण तयार करणारे वायू मानवी शरीरावर त्यांच्या प्रभावानुसार तीन गटांमध्ये विभागले जाऊ शकतात: ऑक्सिजन - "सर्व जीवन प्रक्रिया राखण्यासाठी सतत वापरला जातो; नायट्रोजन, हेलियम, आर्गॉन इ. - गॅस एक्सचेंजमध्ये भाग घेऊ नका; कार्बन डायऑक्साइड - शरीरासाठी वाढीव एकाग्रता हानिकारक आहे.
ऑक्सिजन(O2) 1.43 kg/m3 घनतेसह चव आणि वास नसलेला रंगहीन वायू आहे. शरीरातील सर्व ऑक्सिडेटिव्ह प्रक्रियांमध्ये सहभागी म्हणून एखाद्या व्यक्तीसाठी हे खूप महत्वाचे आहे. श्वासोच्छवासाच्या प्रक्रियेत, फुफ्फुसातील ऑक्सिजन रक्त हिमोग्लोबिनसह एकत्रित होते आणि संपूर्ण शरीरात वाहून जाते, जिथे ते पेशी आणि ऊतकांद्वारे सतत वापरले जाते. पुरवठा खंडित होणे किंवा ऊतींना त्याचा पुरवठा कमी होणे यामुळे ऑक्सिजन उपासमार होते, तसेच चेतना नष्ट होते आणि गंभीर प्रकरणांमध्ये जीवन संपुष्टात येते. जेव्हा सामान्य दाबाने इनहेल्ड हवेतील ऑक्सिजनचे प्रमाण 18.5% पेक्षा कमी होते तेव्हा ही स्थिती उद्भवू शकते. दुसरीकडे, इनहेल्ड मिश्रणातील ऑक्सिजन सामग्रीमध्ये वाढ झाल्यास किंवा दबावाखाली श्वास घेताना, परवानगी असलेल्यापेक्षा जास्त प्रमाणात, ऑक्सिजन विषारी गुणधर्म प्रदर्शित करते - ऑक्सिजन विषबाधा होते.
नायट्रोजन(N) - 1.25 kg/m3 घनता असलेला रंगहीन, गंधहीन आणि चवहीन वायू हा वायुमंडलीय हवेचा आवाज आणि वस्तुमानानुसार मुख्य भाग आहे. सामान्य परिस्थितीत, ते शारीरिकदृष्ट्या तटस्थ आहे, चयापचय मध्ये भाग घेत नाही. तथापि, डायव्हरच्या डायव्हिंगच्या खोलीसह दबाव वाढत असताना, नायट्रोजन तटस्थ राहणे थांबवते आणि 60 मीटर किंवा त्याहून अधिक खोलीवर, उच्चारित मादक गुणधर्म प्रदर्शित करतात.
कार्बन डाय ऑक्साइड(CO2) आंबट चव असलेला रंगहीन वायू आहे. हे हवेपेक्षा 1.5 पट जड आहे (घनता 1.98 kg/m3), आणि म्हणून ते बंद आणि खराब हवेशीर खोल्यांच्या खालच्या भागात जमा होऊ शकते.
ऑक्सिडेटिव्ह प्रक्रियेचे अंतिम उत्पादन म्हणून ऊतींमध्ये कार्बन डायऑक्साइड तयार होतो. या वायूची ठराविक मात्रा शरीरात नेहमीच असते आणि श्वासोच्छ्वासाच्या नियमनात गुंतलेली असते आणि जास्तीचे रक्त फुफ्फुसात वाहून नेले जाते आणि बाहेर टाकलेल्या हवेने काढून टाकले जाते. एखाद्या व्यक्तीद्वारे उत्सर्जित होणारे कार्बन डायऑक्साइडचे प्रमाण प्रामुख्याने शारीरिक क्रियाकलाप आणि शरीराच्या कार्यात्मक स्थितीवर अवलंबून असते. वारंवार, खोल श्वासोच्छ्वास (हायपरव्हेंटिलेशन) सह, शरीरातील कार्बन डाय ऑक्साईडचे प्रमाण कमी होते, ज्यामुळे श्वासोच्छवासाची अटक (एप्निया) आणि अगदी चेतना नष्ट होऊ शकते. दुसरीकडे, श्वासोच्छवासाच्या मिश्रणात त्याची सामग्री परवानगीपेक्षा जास्त वाढल्याने विषबाधा होते.
हवा बनवणाऱ्या इतर वायूंपैकी, गोताखोरांमध्ये सर्वाधिक उपयोग झाला आहे हेलियम(नाही). हा एक अक्रिय वायू आहे, गंधहीन आणि चवहीन आहे. कमी घनता (सुमारे 0.18 kg/m3) आणि उच्च दाबांवर अंमली पदार्थांचे परिणाम घडवून आणण्याची लक्षणीय कमी क्षमता असल्याने, मोठ्या खोलीपर्यंत उतरताना कृत्रिम श्वासोच्छवासाचे मिश्रण तयार करण्यासाठी नायट्रोजन पर्याय म्हणून मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.
तथापि, श्वसन मिश्रणांच्या रचनेत हेलियमचा वापर केल्याने इतर अवांछित घटना घडतात. त्याची उच्च थर्मल चालकता आणि परिणामी, शरीरातील उष्णता स्थानांतरणास वाढीव थर्मल संरक्षण किंवा डायव्हर्सचे सक्रिय गरम करणे आवश्यक आहे.
हवेचा दाब. हे ज्ञात आहे की आपल्या सभोवतालच्या वातावरणात वस्तुमान आहे आणि पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर आणि त्यावरील सर्व वस्तूंवर दबाव आणतो. समुद्रसपाटीवर मोजला जाणारा वातावरणाचा दाब 760 मिमी उंच किंवा पाण्याचा 10.33 मीटर उंचीचा पारा स्तंभ असलेल्या G cm2 च्या विभागासह ट्यूबमध्ये संतुलित केला जातो. जर हा पारा किंवा पाण्याचे वजन केले तर त्यांचे वस्तुमान 1.033 किलो असेल. याचा अर्थ असा की "सामान्य वातावरणाचा दाब 1.033 kgf/cm2 इतका असतो, जो SI प्रणालीमध्ये 103.3 kPa* च्या समतुल्य असतो. (* SI प्रणालीमध्ये, दाबाचे एकक पास्कल (Pa) असते. रूपांतरण आवश्यक असल्यास, गुणोत्तर वापरले जातात: 1 kgf / cm1 \u003d 105 Pa \u003d 102 kPa \u003d \u003d * 0.1 MPa.).
तथापि, डायव्हिंग गणनेच्या सराव मध्ये, मोजमापाची अशी अचूक एकके वापरणे गैरसोयीचे आहे. म्हणून, दाबाचे एकक 1 kgf/cm2 च्या बरोबरीचे दाब म्हणून घेतले जाते, ज्याला तांत्रिक वातावरण (at) म्हणतात. एक तांत्रिक वातावरण 10 मीटर पाण्याच्या स्तंभाच्या दाबाशी संबंधित आहे.
जेव्हा दाब वाढतो तेव्हा हवा सहज दाबते, दाबाच्या प्रमाणात आवाज कमी करते. संकुचित हवेचा दाब दाब मापकाने मोजला जातो जो दर्शवितो जास्त दबाव , म्हणजे वातावरणाच्या वरचा दाब. अति दाबाचे एकक ati असे दर्शवले जाते. अतिरिक्त दाब आणि वातावरणाचा दाब यांची बेरीज म्हणतात परिपूर्ण दबाव(एटा).
सामान्य स्थलीय परिस्थितीत, सर्व बाजूंनी हवा माणसावर समान रीतीने दाबते. मानवी शरीराची पृष्ठभाग सरासरी 1.7-1.8 m2 आहे हे लक्षात घेता, त्यावर पडणाऱ्या हवेच्या दाबाचे बल 17-18 हजार kgf (17-18 tf) आहे. तथापि, एखाद्या व्यक्तीला हा दबाव जाणवत नाही, कारण त्याचे शरीर 70% व्यावहारिकदृष्ट्या असंघटित द्रवपदार्थांनी बनलेले असते आणि अंतर्गत पोकळी - फुफ्फुसे, मध्य कान इत्यादी - ते तेथे असलेल्या हवेच्या काउंटरप्रेशरद्वारे संतुलित होते आणि संवाद साधते. वातावरणासह.
पाण्यात विसर्जित केल्यावर, एखाद्या व्यक्तीला त्याच्या वरील पाण्याच्या स्तंभातून जास्त दाब येतो, जो दर 10 मीटरने 1 एटीने वाढतो. दाबातील बदलांमुळे वेदना आणि संकुचित होऊ शकते, ते टाळण्यासाठी डायव्हरने दाबाने श्वासोच्छवासाची हवा पुरवली पाहिजे. निरपेक्ष दबाव वातावरणाच्या समान.
गोताखोरांना संकुचित हवा किंवा वायू मिश्रणाचा सामना करावा लागत असल्याने, ते पाळणारे मूलभूत नियम आठवणे आणि व्यावहारिक गणनांसाठी आवश्यक काही सूत्रे देणे योग्य आहे.
हवा, इतर वास्तविक वायू आणि वायू मिश्रणाप्रमाणे, विशिष्ट अंदाजे, आदर्श वायूंसाठी पूर्णपणे वैध असलेल्या भौतिक नियमांचे पालन करते.
डायव्हिंग उपकरणे
डायव्हिंग इक्विपमेंट हे एका विशिष्ट कालावधीसाठी जलचर वातावरणात जीवन आणि कार्य सुनिश्चित करण्यासाठी डायव्हरद्वारे परिधान केलेल्या उपकरणांचा आणि उत्पादनांचा संच आहे.
डायव्हिंग उपकरणे हे प्रदान करू शकत असल्यास ते हेतूसाठी योग्य आहे:
जेव्हा एखादी व्यक्ती पाण्याखाली काम करते तेव्हा त्याचा श्वास घेणे;
थंड पाण्याच्या संपर्कात येण्यापासून इन्सुलेशन आणि थर्मल संरक्षण;
पाण्याखाली पुरेशी गतिशीलता आणि स्थिर स्थिती;
विसर्जन दरम्यान सुरक्षा, पृष्ठभागावर बाहेर पडा आणि कामाच्या प्रक्रियेत;
पृष्ठभागावर सुरक्षित कनेक्शन.
सोडवल्या जाणार्या कार्यांवर अवलंबून, डायव्हिंग उपकरणे विभागली गेली आहेत:
वापराच्या खोलीनुसार - उथळ (मध्यम) खोली आणि खोल समुद्रासाठी उपकरणांसाठी;
श्वसन वायू मिश्रण प्रदान करण्याच्या पद्धतीनुसार - स्वायत्त आणि नळीसाठी;
थर्मल प्रोटेक्शनच्या पद्धतीनुसार - निष्क्रिय थर्मल प्रोटेक्शन असलेल्या उपकरणांसाठी, इलेक्ट्रिकली आणि वॉटर गरम;
अलगावच्या पद्धतीनुसार - "कोरडे" प्रकार आणि पारगम्य "ओले" प्रकारचे पाणी आणि गॅस-टाइट वेटसूट असलेल्या उपकरणांसाठी.
डायव्हिंग उपकरणांच्या ऑपरेशनच्या कार्यात्मक वैशिष्ट्यांची सर्वात संपूर्ण कल्पना श्वासोच्छवासासाठी आवश्यक असलेल्या गॅस मिश्रणाची रचना राखण्याच्या पद्धतीनुसार त्याच्या वर्गीकरणाद्वारे दिली जाते. येथे उपकरणे ओळखली जातात:
हवेशीर;
खुल्या श्वास योजनेसह;
अर्ध-बंद श्वासोच्छवासाच्या पॅटर्नसह;
बंद श्वासासह.
ध्वनी ध्वनी लहरींमधून प्रवास करतो. या लाटा केवळ वायू आणि द्रवांमधूनच नव्हे तर घन पदार्थांमधूनही जातात. कोणत्याही लहरींची क्रिया मुख्यत्वे ऊर्जेच्या हस्तांतरणामध्ये असते. ध्वनीच्या बाबतीत, वाहतूक आण्विक स्तरावर मिनिट हालचालींचे रूप घेते.
वायू आणि द्रवांमध्ये, ध्वनी लहरी रेणूंना त्याच्या हालचालीच्या दिशेने म्हणजेच तरंगलांबीच्या दिशेने हलवते. घन पदार्थांमध्ये, रेणूंची ध्वनी कंपने तरंगाच्या लंब दिशेने देखील होऊ शकतात.
उजवीकडे आकृतीत दाखवल्याप्रमाणे ध्वनी लहरी त्यांच्या स्रोतांपासून सर्व दिशांना पसरतात, जी धातूची घंटा वेळोवेळी त्याच्या जिभेला आदळत असल्याचे दाखवते. या यांत्रिक टक्करांमुळे घंटा कंप पावते. कंपनांची ऊर्जा सभोवतालच्या हवेच्या रेणूंना दिली जाते आणि ते बेलपासून दूर ढकलले जातात. परिणामी, बेलला लागून असलेल्या हवेच्या थरामध्ये दाब वाढतो, जो नंतर स्त्रोतापासून सर्व दिशांना लहरींमध्ये पसरतो.
ध्वनीचा वेग आवाज किंवा स्वरापासून स्वतंत्र असतो. खोलीतील रेडिओवरील सर्व ध्वनी, मोठ्याने किंवा मऊ, उच्च किंवा कमी, एकाच वेळी श्रोत्यापर्यंत पोहोचतात.
ध्वनीचा वेग हा कोणत्या माध्यमात प्रसारित होतो आणि त्याच्या तापमानावर अवलंबून असतो. वायूंमध्ये, ध्वनी लहरी हळूहळू प्रवास करतात कारण त्यांची दुर्मिळ आण्विक रचना कॉम्प्रेशनला विरोध करण्यास फारसे कमी करते. द्रवपदार्थांमध्ये, ध्वनीचा वेग वाढतो आणि घन पदार्थांमध्ये तो आणखी वेगवान होतो, खालील चित्रात मीटर प्रति सेकंद (m/s) मध्ये दाखवल्याप्रमाणे.
लहरी मार्ग
ध्वनी लहरी उजवीकडे आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणेच हवेत प्रसारित होतात. बेलच्या दोलनांच्या वारंवारतेद्वारे निर्धारित केलेल्या वेव्ह फ्रंट्स एकमेकांपासून विशिष्ट अंतरावर स्त्रोतापासून हलतात. ध्वनी लहरीची वारंवारता प्रति युनिट वेळेत दिलेल्या बिंदूमधून जाणार्या वेव्हफ्रंटची संख्या मोजून निर्धारित केली जाते.
ध्वनी लहरी समोर कंपन करणाऱ्या घंटापासून दूर जाते.
एकसमान तापलेल्या हवेत, ध्वनी स्थिर गतीने प्रवास करतो.
दुसरी आघाडी तरंगलांबीच्या समान अंतरावर पहिल्याचे अनुसरण करते.
ध्वनीची तीव्रता स्त्रोताजवळ जास्तीत जास्त आहे.
अदृश्य लहरीचे ग्राफिक प्रतिनिधित्व
गहराईचा आवाज
सोनार बीमचा एक तुळई, ज्यामध्ये ध्वनी लहरी असतात, समुद्राच्या पाण्यातून सहज जातात. सोनारच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत या वस्तुस्थितीवर आधारित आहे की ध्वनी लाटा समुद्राच्या तळावरून उसळतात; हे उपकरण सहसा पाण्याखालील आरामाची वैशिष्ट्ये निर्धारित करण्यासाठी वापरले जाते.
लवचिक घन पदार्थ
लाकडी ताटात आवाजाचा प्रसार होतो. बहुतेक घन पदार्थांचे रेणू लवचिक अवकाशीय जाळीमध्ये बांधलेले असतात, जे खराबपणे संकुचित केले जातात आणि त्याच वेळी ध्वनी लहरींच्या मार्गास गती देतात.
आम्हाला त्यांच्या स्त्रोतांपासून काही अंतरावर आवाज जाणवतो. ध्वनी सहसा हवेतून आपल्यापर्यंत पोहोचतो. हवा हे एक लवचिक माध्यम आहे जे ध्वनी प्रसारित करते.
जर स्त्रोत आणि रिसीव्हर दरम्यान ध्वनी प्रसारित माध्यम काढून टाकले असेल, तर ध्वनी प्रसारित होणार नाही आणि म्हणून, प्राप्तकर्त्याला ते कळणार नाही. चला हे प्रायोगिकरित्या दाखवू.
एअर पंपच्या बेलखाली अलार्म घड्याळ ठेवू (चित्र 80). जोपर्यंत बेलमध्ये हवा असते तोपर्यंत घंटाचा आवाज स्पष्टपणे ऐकू येतो. बेलखालून हवा बाहेर काढली जाते तेव्हा आवाज हळूहळू कमकुवत होतो आणि शेवटी ऐकू येत नाही. प्रसार माध्यमाशिवाय, घंटाच्या झांजाची स्पंदने पसरू शकत नाहीत आणि आवाज आपल्या कानापर्यंत पोहोचत नाही. बेलखाली हवा येऊ द्या आणि पुन्हा वाजवा.
तांदूळ. 80. भौतिक माध्यम नसलेल्या जागेत आवाजाचा प्रसार होत नाही हे सिद्ध करणारा प्रयोग
धातू, लाकूड, द्रव, वायू यासारखे लवचिक पदार्थ चांगले आवाज देतात.
लाकडी फळीच्या एका टोकाला खिशात घड्याळ घालू आणि आपण स्वतः दुसऱ्या टोकाला जाऊ. बोर्डाकडे कान लावा, आम्हाला घड्याळ ऐकू येईल.
धातूच्या चमच्याने स्ट्रिंग बांधा. स्ट्रिंगचा शेवट कानाला जोडा. चमचा मारल्याने आपल्याला जोरदार आवाज ऐकू येईल. जर आपण सुतळीची जागा वायरने घेतली तर आपल्याला आणखी मजबूत आवाज ऐकू येईल.
मऊ आणि सच्छिद्र शरीर हे आवाजाचे खराब वाहक असतात. बाह्य ध्वनींच्या प्रवेशापासून कोणत्याही खोलीचे संरक्षण करण्यासाठी, भिंती, मजला आणि कमाल मर्यादा ध्वनी-शोषक सामग्रीच्या थरांनी घातली आहे. इंटरलेयर म्हणून, वाटले, दाबलेले कॉर्क, सच्छिद्र दगड, फोम केलेल्या पॉलिमरच्या आधारे बनविलेले विविध कृत्रिम पदार्थ (उदाहरणार्थ, फोम प्लास्टिक) वापरले जातात. अशा थरांमधील आवाज त्वरीत कमी होतो.
द्रव चांगले आवाज चालवतात. मासे, उदाहरणार्थ, किनाऱ्यावर पाऊल आणि आवाज चांगले ऐकतात, हे अनुभवी anglers ओळखले जाते.
तर, ध्वनी कोणत्याही लवचिक माध्यमात प्रसारित होतो - घन, द्रव आणि वायू, परंतु कोणतेही पदार्थ नसलेल्या जागेत त्याचा प्रसार होऊ शकत नाही.
स्त्रोताचे दोलन त्याच्या वातावरणात ध्वनी वारंवारतेची लवचिक लहर तयार करतात. तरंग, कानापर्यंत पोहोचते, कानाच्या पडद्यावर कार्य करते, ज्यामुळे आवाज स्त्रोताच्या वारंवारतेशी संबंधित वारंवारतेवर कंपन होते. टायम्पेनिक झिल्लीचे थरथरणे ossicles द्वारे श्रवण मज्जातंतूच्या टोकापर्यंत पसरते, त्यांना त्रास देते आणि त्यामुळे आवाजाची संवेदना होते.
लक्षात ठेवा की केवळ रेखांशाच्या लवचिक लाटा वायू आणि द्रवांमध्ये असू शकतात. हवेतील ध्वनी, उदाहरणार्थ, रेखांशाच्या लहरींद्वारे प्रसारित केला जातो, म्हणजे, ध्वनी स्त्रोताकडून येणार्या हवेच्या पर्यायी संक्षेपण आणि दुर्मिळतेद्वारे.
ध्वनी लहरी, इतर कोणत्याही यांत्रिक लहरींप्रमाणे, अंतराळात त्वरित प्रसारित होत नाहीत, परंतु एका विशिष्ट वेगाने. हे पाहिले जाऊ शकते, उदाहरणार्थ, दुरून बंदुकीच्या गोळीबाराचे निरीक्षण करून. प्रथम आपल्याला आग आणि धूर दिसतो आणि नंतर काही वेळाने आपल्याला शॉटचा आवाज ऐकू येतो. प्रथम ध्वनी कंपन होते त्याच वेळी धूर दिसून येतो. आवाज येण्याच्या क्षणी (धूर दिसण्याचा क्षण) आणि तो कानापर्यंत पोहोचण्याच्या क्षणादरम्यानचे अंतर मोजून, आम्ही आवाजाच्या प्रसाराची गती निर्धारित करू शकतो:
मोजमाप दर्शविते की हवेतील ध्वनीचा वेग 0 °C आणि सामान्य वातावरणाचा दाब 332 m/s आहे.
वायूंमध्ये ध्वनीचा वेग जितका जास्त तितका त्यांचे तापमान जास्त. उदाहरणार्थ, 20 °C वर हवेतील ध्वनीचा वेग 343 m/s आहे, 60 °C - 366 m/s वर, 100 °C - 387 m/s वर. हे या वस्तुस्थितीद्वारे स्पष्ट केले गेले आहे की वाढत्या तापमानासह, वायूंची लवचिकता वाढते आणि त्याच्या विकृती दरम्यान माध्यमात निर्माण होणारी लवचिक शक्ती जितकी जास्त असते तितकी कणांची गतिशीलता जास्त असते आणि कंपने एका बिंदूपासून वेगाने प्रसारित होतात. दुसरा
ध्वनीचा वेग देखील ज्या माध्यमात ध्वनी प्रसारित होतो त्याच्या गुणधर्मांवर अवलंबून असतो. उदाहरणार्थ, 0 °C वर, हायड्रोजनमध्ये ध्वनीचा वेग 1284 m/s आहे आणि कार्बन डाय ऑक्साईडमध्ये तो 259 m/s आहे, कारण हायड्रोजनचे रेणू कमी मोठे आणि कमी जड असतात.
आजकाल ध्वनीचा वेग कोणत्याही माध्यमात मोजता येतो.
द्रव आणि घन पदार्थांमधील रेणू एकमेकांच्या जवळ असतात आणि वायूच्या रेणूंपेक्षा अधिक मजबूत संवाद साधतात. म्हणून, द्रव आणि घन माध्यमांमध्ये ध्वनीचा वेग वायू माध्यमांपेक्षा जास्त असतो.
ध्वनी ही तरंग असल्याने, ध्वनीचा वेग निश्चित करण्यासाठी, V = s / t या सूत्राव्यतिरिक्त, आपण आपल्याला ज्ञात सूत्रे वापरू शकता: V = λ / T आणि V = vλ. समस्या सोडवताना, हवेतील ध्वनीचा वेग सामान्यतः 340 m/s इतका मानला जातो.
प्रश्न
- आकृती 80 मध्ये दर्शविलेल्या प्रयोगाचा उद्देश काय आहे? हा प्रयोग कसा केला जातो आणि त्यातून कोणता निष्कर्ष निघतो याचे वर्णन करा.
- वायू, द्रव, घन पदार्थांमध्ये ध्वनी प्रसारित होऊ शकतो का? उदाहरणांसह तुमच्या उत्तरांचे समर्थन करा.
- कोणते शरीर चांगले आवाज करते - लवचिक किंवा सच्छिद्र? लवचिक आणि सच्छिद्र शरीराची उदाहरणे द्या.
- कोणत्या प्रकारचे तरंग - अनुदैर्ध्य किंवा आडवा - हवेत प्रसारित होणारा आवाज आहे; पाण्यात?
- ध्वनी लहरी झटपट होत नाहीत तर एका विशिष्ट वेगाने पसरतात हे दाखवणारे उदाहरण द्या.
व्यायाम 30
- चंद्रावरील प्रचंड स्फोटाचा आवाज पृथ्वीवर ऐकू येतो का? उत्तराचे समर्थन करा.
- जर तुम्ही थ्रेडच्या प्रत्येक टोकाला साबणाच्या डिशचा अर्धा भाग बांधला असेल तर अशा फोनच्या मदतीने तुम्ही वेगवेगळ्या खोल्यांमध्ये असतानाही कुजबुज करू शकता. घटना स्पष्ट करा.
- जर 0.002 s कालावधीने दोलायमान स्त्रोत पाण्यात 2.9 मीटर लांबीच्या लाटा उत्तेजित करत असेल तर पाण्यातील ध्वनीचा वेग निश्चित करा.
- हवा, पाणी आणि काचेमध्ये 725 Hz ध्वनी लहरीची तरंगलांबी निश्चित करा.
- एका लांब धातूच्या पाईपच्या एका टोकाला एकदा हातोड्याने मारले होते. आघातातून येणारा आवाज धातूच्या माध्यमातून पाईपच्या दुसऱ्या टोकापर्यंत पसरेल का; पाईपच्या आत हवेतून? पाईपच्या दुसऱ्या टोकाला उभ्या असलेल्या व्यक्तीला किती वार ऐकू येतील?
- रेल्वेच्या एका सरळ भागाजवळ उभ्या असलेल्या एका निरीक्षकाला वाफेच्या इंजिनच्या शिट्टीच्या वरती वाफे दूरवर जाताना दिसले. स्टीम दिसल्यानंतर 2 सेकंदांनंतर, त्याला शिट्टीचा आवाज आला आणि 34 सेकंदांनंतर स्टीम लोकोमोटिव्ह निरीक्षकाच्या जवळून गेला. लोकोमोटिव्हचा वेग निश्चित करा.
ध्वनी हा आपल्या जीवनातील एक घटक आहे आणि माणूस तो सर्वत्र ऐकतो. या घटनेचा अधिक तपशीलवार विचार करण्यासाठी, आपल्याला प्रथम संकल्पना स्वतः समजून घेणे आवश्यक आहे. हे करण्यासाठी, तुम्हाला विश्वकोशाचा संदर्भ घ्यावा लागेल, जिथे असे लिहिले आहे की "ध्वनी म्हणजे लवचिक लहरी कोणत्याही लवचिक माध्यमात पसरतात आणि त्यामध्ये यांत्रिक कंपन निर्माण करतात." सोप्या भाषेत, ही कोणत्याही माध्यमात ऐकू येणारी कंपने आहेत. ध्वनीची मुख्य वैशिष्ट्ये ती काय आहे यावर अवलंबून असतात. सर्व प्रथम, प्रसाराची गती, उदाहरणार्थ, पाण्यात दुसर्या माध्यमापेक्षा भिन्न आहे.
कोणत्याही ध्वनी अॅनालॉगमध्ये काही गुणधर्म (भौतिक वैशिष्ट्ये) आणि गुण (मानवी संवेदनांमध्ये या वैशिष्ट्यांचे प्रतिबिंब) असतात. उदाहरणार्थ, कालावधी-कालावधी, वारंवारता-पिच, रचना-टिम्ब्रे, इ.
पाण्यातील ध्वनीचा वेग हवेच्या तुलनेत खूप जास्त आहे. म्हणून, ते वेगाने पसरते आणि खूप दूर ऐकू येते. जलीय माध्यमाच्या उच्च आण्विक घनतेमुळे हे घडते. ते हवा आणि स्टीलपेक्षा 800 पट घनतेचे आहे. ध्वनीचा प्रसार मुख्यत्वे माध्यमावर अवलंबून असतो. चला विशिष्ट संख्या पाहू. तर, पाण्यात ध्वनीचा वेग 1430 m/s, हवेत - 331.5 m/s आहे.
कमी-फ्रिक्वेंसी ध्वनी, जसे की जहाजाच्या इंजिनचा आवाज, जहाज दृश्याच्या क्षेत्रात प्रवेश करण्यापूर्वी नेहमी थोडासा ऐकू येतो. त्याची गती अनेक गोष्टींवर अवलंबून असते. पाण्याचे तापमान वाढले तर साहजिकच पाण्यातील आवाजाचा वेग वाढतो. पाण्याची क्षारता आणि दाब वाढल्याने असेच घडते, जे पाण्याच्या जागेच्या वाढत्या खोलीसह वाढते. थर्मल वेजेससारख्या घटनेची गतीवर विशेष भूमिका असू शकते. ही अशी ठिकाणे आहेत जिथे वेगवेगळ्या तापमानाच्या पाण्याचे थर एकत्र येतात.
तसेच अशा ठिकाणी ते वेगळे असते (तापमानाच्या स्थितीतील फरकामुळे). आणि जेव्हा ध्वनी लहरी वेगवेगळ्या घनतेच्या अशा थरांमधून जातात तेव्हा ते त्यांची बहुतेक शक्ती गमावतात. थर्मोक्लिनचा सामना करताना, ध्वनी लहरी अंशतः आणि काहीवेळा पूर्णपणे परावर्तित होते (ध्वनी ज्या कोनात पडतो त्या कोनावर परावर्तनाची डिग्री अवलंबून असते), त्यानंतर, या जागेच्या दुसऱ्या बाजूला, एक सावली झोन तयार होतो. थर्मोक्लाईनच्या वरच्या पाण्याच्या जागेत ध्वनी स्त्रोत असताना आपण उदाहरण विचारात घेतल्यास, त्याहूनही खालच्या भागात काहीतरी ऐकणे जवळजवळ अशक्य होईल.
जे पृष्ठभागाच्या वर प्रकाशित होतात, ते पाण्यातच कधी ऐकू येत नाहीत. आणि त्याउलट जेव्हा पाण्याच्या थराखाली होते: ते त्याच्या वर आवाज करत नाही. याचे ठळक उदाहरण म्हणजे आधुनिक डायव्हर्स. पाण्यावर परिणाम होतो या वस्तुस्थितीमुळे त्यांची श्रवणशक्ती मोठ्या प्रमाणात कमी होते आणि पाण्यातील ध्वनीच्या उच्च गतीमुळे ते कोणत्या दिशेने फिरत आहे हे ठरवण्याची गुणवत्ता कमी करते. यामुळे आवाज जाणण्याची स्टिरिओफोनिक क्षमता कमी होते.
पाण्याच्या थराखाली, ते मानवी कानात बहुतेक डोकेच्या कपालभातीच्या हाडांमधून प्रवेश करतात, आणि वातावरणाप्रमाणे कानाच्या पडद्याद्वारे नाही. या प्रक्रियेचा परिणाम म्हणजे एकाच वेळी दोन्ही कानांद्वारे त्याची समज. मानवी मेंदू यावेळी सिग्नल कुठून आणि कोणत्या तीव्रतेमध्ये येतात हे ओळखण्यास सक्षम नाही. चेतनेचा उदय हा परिणाम आहे की ध्वनी, जसा होता, त्याच वेळी सर्व बाजूंनी गुंडाळला जातो, जरी हे तसे नाही.
वरील व्यतिरिक्त, पाण्याच्या जागेतील ध्वनी लहरींमध्ये शोषण, विचलन आणि विखुरणे असे गुण असतात. पहिले म्हणजे जेव्हा जलीय वातावरणाच्या घर्षणामुळे आणि त्यातील क्षारांमुळे खाऱ्या पाण्यात आवाजाची ताकद हळूहळू नाहीशी होते. विचलन त्याच्या स्रोतातून ध्वनी काढून टाकण्यामध्ये प्रकट होते. ते प्रकाशाप्रमाणे अवकाशात विरघळत असल्याचे दिसते आणि परिणामी, त्याची तीव्रता लक्षणीयरीत्या कमी होते. आणि सर्व प्रकारच्या अडथळ्यांवर विखुरल्यामुळे, माध्यमातील एकसमानता यामुळे चढउतार पूर्णपणे अदृश्य होतात.