निम्नलिखित में से कौन-सा, तरल पदार्थों में ध्वनि तरंगों पर लागू नहीं होता है ?
- (a)वे ऊर्जा का परिवहन करते हैं
- (b)उन्हें प्रगमन माध्यम की आवश्यकता होती है
- (c)वे अनुप्रस्थ होती हैं
- (d)वे गैसों की तुलना में, तरल पदार्थों में तेजी से प्रगमन करती हैं
सही — C, वे अनुप्रस्थ होती हैं । किसी तरल में ध्वनि अनुदैर्घ्य तरंग के रूप में चलती है — कण संचरण की दिशा के अनुदिश आगे-पीछे कंपन करते हैं, जिससे संपीडन और विरलन बनते हैं । तरल उस अनुप्रस्थ (अपरूपण) गति को नहीं सह सकते जो अनुप्रस्थ तरंग के लिए आवश्यक है, इसलिए किसी गैस या द्रव में ध्वनि तरंग कभी अनुप्रस्थ नहीं होती । चूँकि प्रश्न पूछता है कि कौन-सा कथन लागू नहीं होता, अतः बेमेल (c) है ।
- (a)वे ऊर्जा का परिवहन करते हैं — यह लागू होता है । सभी तरंगों की भाँति ध्वनि भी स्रोत से ग्राही तक ऊर्जा ले जाती है, बिना माध्यम के किसी नेट परिवहन के, अतः यह कथन सत्य है और उत्तर नहीं ।
- (b)उन्हें प्रगमन माध्यम की आवश्यकता होती है — यह लागू होता है । ध्वनि एक यांत्रिक तरंग है: उसे कोई भौतिक माध्यम (ठोस, द्रव या गैस) चाहिए और वह निर्वात में नहीं चल सकती, अतः यह कथन सत्य है ।
- (d)वे गैसों की तुलना में, तरल पदार्थों में तेजी से प्रगमन करती हैं — यह लागू होता है । ध्वनि वहाँ तेज़ चलती है जहाँ माध्यम अपनी जड़ता की तुलना में अधिक दृढ़ हो; द्रवों का आयतन प्रत्यास्थता गुणांक गैसों से कहीं अधिक होता है, इसलिए ध्वनि जल में (~1480 m/s) वायु (~343 m/s) की तुलना में कहीं तेज़ चलती है । यह कथन सत्य है ।
ध्वनि कंपन करते पदार्थ से उत्पन्न एक यांत्रिक तरंग है । तरलों में वह केवल अनुदैर्घ्य तरंग के रूप में चलती है — माध्यम संचरण की दिशा के अनुदिश बारी-बारी से संपीडित और विरल होता रहता है । उसकी चाल माध्यम की प्रत्यास्थता (आयतन प्रत्यास्थता गुणांक) और घनत्व पर निर्भर करती है: v = sqrt(B/rho) ।
यह प्रश्न वही एक गुण परखता है जो तरलों को ठोसों से अलग करता है । अनुप्रस्थ तरंग के लिए माध्यम को अपरूपण (अनुप्रस्थ) विरूपण का प्रतिरोध करना पड़ता है, जो केवल ठोस कर सकते हैं; इसीलिए भूकंप की S-तरंगें चट्टान से होकर चलती हैं, किंतु द्रव बाह्य क्रोड पर रुक जाती हैं । गैसों और द्रवों में अपरूपण दृढ़ता होती ही नहीं, इसलिए ध्वनि विशुद्ध रूप से अनुदैर्घ्य होती है — जिससे 'वे अनुप्रस्थ होती हैं' ही वह कथन बनता है जो लागू नहीं होता ।
- तरलों (गैसों और द्रवों) में ध्वनि एक अनुदैर्घ्य तरंग है — कंपन संचरण की दिशा के अनुदिश होता है ।
- अनुप्रस्थ यांत्रिक तरंगों के लिए अपरूपण दृढ़ता चाहिए, जो केवल ठोसों में होती है; अतः तरलों में ध्वनि कभी अनुप्रस्थ नहीं होती ।
- ध्वनि यांत्रिक है और निर्वात में नहीं चल सकती — उसे माध्यम चाहिए ।
- ध्वनि की चाल: वायु में लगभग 343 m/s, जल में लगभग 1480 m/s, और अधिकांश ठोसों में उससे भी अधिक ।
तीन कथन लागू होते हैं; केवल 'वे अनुप्रस्थ होती हैं' लागू नहीं होता — वही उत्तर है ।
- यह भूल जाना कि ध्वनि ठोसों में अनुप्रस्थ हो सकती है, किंतु तरलों में केवल अनुदैर्घ्य ।
- यह मान लेना कि ध्वनि सदैव एक ही माध्यम में सबसे धीमी या सबसे तेज़ होती है — वह ठोसों में सबसे तेज़ और गैसों में सबसे धीमी होती है ।
यह 'ध्वनि एक ______ तरंग है', 'ध्वनि ______ में नहीं चल सकती', या माध्यमों में ध्वनि की चाल की तुलना के रूप में पूछा जाता है ।
निम्नलिखित कथनों पर विचार कीजिए : 1. कम लंबाई वाली बाँसुरी कम आवृत्ति की तरंगें देती है । 2. चट्टानों में ध्वनि केवल अनुदैर्घ्य प्रत्यास्थ तरंगों के रूप में चलती है । ऊपर दिए गए कथनों में से कौन-सा/से सही है/हैं ?
- (a) केवल 1
- (b) केवल 2
- (c) 1 और 2 दोनों
- (d) न तो 1, न ही 2
Answer(d) न तो 1, न ही 2
वही अवधारणा — ध्वनि तरंगों की प्रकृति । UPSC का कथन 2 (चट्टानों में ध्वनि केवल अनुदैर्घ्य होती है) वस्तुतः असत्य है, क्योंकि ठोस अनुप्रस्थ S-तरंगें भी वहन करते हैं — जो तरलों से एक सुंदर विरोध है, जहाँ ध्वनि सचमुच केवल अनुदैर्घ्य ही होती है ।
- अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं
ध्वनि तरंगें किससे होकर नहीं चल सकतीं ?
- (a)जल
- (b)इस्पात
- (c)निर्वात
- (d)वायु
Answer(c) निर्वात — ध्वनि एक यांत्रिक तरंग है और उसे भौतिक माध्यम चाहिए ।
- अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं
ध्वनि सामान्यतः किस माध्यम में सबसे तेज़ चलती है ?
- (a)निर्वात
- (b)वायु
- (c)जल
- (d)इस्पात
Answer(d) इस्पात — अपनी उच्च प्रत्यास्थता (दृढ़ता) के कारण ध्वनि ठोसों में सबसे तेज़ चलती है ।