संगीती किरणों का परिचय

ध्वनि मेकानिकी द्वारा उत्पन्न एक प्रकार की ऊर्जा है। इसलिए, ध्वनि के लिए एक माध्यम की आवश्यकता होती है ताकि वे इसके माध्यम से यात्रा कर सकें। ध्वनि एक वैक्यूम के माध्यम से यात्रा नहीं कर सकती है, और इसके बजाय सतही मानवीय ध्‍वनि के सरणीय मेकानिकी किरणें द्वारा फैलायी जाती हैं, तत्‍व, द्रव, और गैसों के माध्यम से।

तत्‍व, द्रव, और गैसों में संगीती किरणों की गति

संगीती किरणों की गति के लिए न्यूटन का सूत्र

न्यूटन ने दिखाया कि माध्‍यम में ध्वनि की वेगवर्धन की वेग।

$\sqrt{\frac{E}{P}}=v$

E = माध्यम की संजाति तंत्र

P - माध्यम का घनत्व।

देखें: ध्वनि गति प्रकार

ठोस पदार्थों में संगीती किरणों की गति

$\sqrt{\frac{y}{P}}=v$

Y = ठोस की यंग संख्या

P = पदार्थ का घनत्व

तरलों में संगीती किरणों की गति

$$\text{(}\sqrt{\frac{B}{P}}=v\text{)}$$

B - तरल की बल मात्रा

P: तरल का घनत्व

गैसों में संगीती किरणों की गति

न्यूटन ने गैसों के माध्यम से ध्वनि किरणों के प्रसार को एक अवर्ती प्रक्रिया माना, जहां संपीड़न और विकास के दौरान ऊष्मा का अवशोषण और मुक्ति संतुलित होते हैं, जिससे तापमान स्थिर रहता है। उन्होंने फिर वायु में ध्वनि की वेग के लिए अभिव्यंजन दिया…

$$\text{(}\sqrt{\frac{P}{\rho }}=v\text{)}$$

P = 1.1013 x 10⁵ एन/मी²

वायु का घनत्व है ρ = 1.293 किलोग्राम/मी³

प्र pressureशामें और घनत्व के मान को प्रतिस्थापित करने पर प्राप्त की गई आवाज की गति 280 मी/सेकंड हुई।

इस सूत्र का उपयोग करके प्रायोगिक मानों के माध्यम से प्राप्त की गई ध्वनि की गति के मध्य में एक विशाल असमानता थी। इसके परिणामस्वरूप, लापलास ने प्रारंभिक सूत्र के सुधार का प्रदान किया, जिसे अब लापलास सुधार के रूप में उल्लेख किया जाता है।

लापलास सुधार

लापलास के अनुसार, गैस में ध्वनि किरणों का प्रसार अडियाबेटिक रूप से होता है। इसलिए, गैस के अडियाबेटिक बल मात्रा (γP) का उपयोग करके गैस में ध्वनि की गति की गणना करनी चाहिए।

$$\text{(}\sqrt{\frac{\gamma P}{\rho }}=V\text{)}$$

गैमाP: गैस की अडियाबेटिक बल मात्रा

ρ - माध्यम का घनत्व

वायु के लिए, γ = 1.41

मानों को प्रतिस्थापित करने के बाद आवाज की गति की गणना की गई, जो 331.6 मी/सेकंड की थी।

न्यूटन - लापलास सूत्र से प्राप्त परिणाम प्रायोगिक परिणामों के साथ अत्यंत सहमति में हैं।

गैसों में ध्वनि की गति पर प्रभावित करने वाले कारक

• दबाव का प्रभाव
• तापमान का प्रभाव
• गैस का घनत्व का प्रभाव
• आदम्यता का प्रभाव
• हवा का प्रभाव
• ध्वनि की तत्व की फ्रीक्‍वेंस या तार की लंबाई का प्रभाव
• प्रभाव का प्रभाव

दबाव का प्रभाव

यदि एक स्थिर तापमान पर दबाव बढ़ता है, तो अवस्थानिकी समीकरण PV = RT के अनुसार, आयात की गणना की जा सकती है। तटीय वजन, एम, द्वारा द्रवत्व, ρ, से विभाजित करके:

V = M/ρ.

और फिर हमारे पास होता है

P(M/ρ) = RT

P/(ρ) = (R*T)/M

स्थिर तापमान पर, यदि दबाव परिवर्तित होता है, तो घनत्व भी उसी के अनुसार परिवर्तित होता है।

P/ρ = constant

स्थिर तापमान पर गैस में ध्वनि तरंगों की गति दबाव में परिवर्तन का प्रभावित नहीं होती है।

तापमान के प्रभाव

गैस में ध्वनि की वेग

$$(\sqrt{\frac{\gamma P}{\rho }}=v)$$

लेकिन एक गैस के लिए PV = RT और P = RT/V

$$(\sqrt{\frac{\gamma \cdot RT}{\rho \cdot V}})$$

$v\propto \surd T$

इसलिए, ध्वनि की गति शून्य स्थानकाल के वर्गमूल से सीधे संवर्धित होती है।

घनत्व के प्रभाव

गैस में ध्वनि की वेग से

$$(\sqrt{\frac{\gamma P}{\rho }}=v)$$

गैस का घनत्व सीधे संवर्धित होता है ध्वनि की गति के वर्गमूल के अनुपात में।

आर्द्रता के प्रभाव

जल वाष्प का घनत्व सूखे हवा की तुलना में कम होता है। नमी की उपस्थिति के कारण, हवा की प्रभावी घनत्व कम होती है, इसलिए ध्वनि तरंग सूखी हवा या नम हवा में तेजी से चलती है।

हवामान का प्रभाव

ध्वनि की प्राप्त वेग बढ़ता है यदि हवा की Vw घनत्व का घटक ध्वनि तरंग के दिशा में होता है, क्योंकि हवा अपनी वेग को विभजित करके ध्वनि तरंग के साथ अपने वेग को संयुक्तिक रूप से जोड़ता है।

$$V_{resultant}=V+V_w$$

V_W - हवा की गति

आवृत्ति या ध्वनि तरंग की लंबाई में परिवर्तन करने से उसके प्रभाव पर क्या असर होता है?

एक जैसी गति से ध्वनि सभी दिशाओं में चलती है, चाहे वह एक आवर्तन रेखा या तारंगद्रव्यमय माध्यम में हो।

$$V=\lambda f=\text{constant}$$

जब ध्वनि तरंग एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाती है, तो आवृत्ति सापेक्षता के साथ बरकरार रहती है, लेकिन दोनों लंबाई और वेग में परिवर्तन होता है।

आयाम के प्रभाव

वेग संबंध से

$$(\sqrt{\frac{\gamma P}{\rho }}=v)$$

आमतौर पर, छोटे आयाम गैस में ध्वनि की गति पर प्रभाव नहीं डालते हैं; हालांकि, बहुत बड़े आयाम का ध्वनि तरंग की गति पर असर हो सकता है।

गैस में ध्वनि की गति और गैस के कणों की आरएमएस गति के बीच संबंध

ध्वनि तरंग के वेग से

$$\begin{array}{l}\sqrt{\frac{\gamma PV}{P}}=\sqrt{\frac{\gamma PV}{M}}\end{array}$$

PV = nRT

n = 1

PV = RT

$$V_{rms}=\sqrt{\frac{3RT}{M}}$$

$$\begin{array}{l}{V}_{rms}=\sqrt{\frac{3RT}{M}}=\sqrt{\frac{3}{P}}\sqrt{\frac{\gamma RT}{M}}=\sqrt{\frac{3}{P}},,V\end{array}$$

$$\sqrt{\frac{3}{P}}{V}_{rms}=V$$

यहां, V - स्थिर तापमान पर गैस में ध्वनि तरंग की गति है।