ध्वनीची निर्मिती
स्वरित्रावर (ट्यूनिंग फोर्कवर) हलकेच टिचकी मारली की गुणगुण ऐकू येते आणि बोटाने स्पर्श केला तर थरथर जाणवते.
कंप पावणाऱ्या वस्तूमुळे ध्वनी तयार होतो. स्वरित्राच्या दोन्ही भुजा (प्रॉन्ग) पुढे-मागे हलतात आणि आजूबाजूच्या हवेत संपीडन (compression) व विरलन (rarefaction) तयार होतात. यांना ध्वनिलहरी म्हणतात.
नियम 1 : संपीडन आणि विरलन — जिथे हवा दाबली जाते तिथे दाब आणि घनता जास्त असते, त्याला संपीडन म्हणतात. जिथे हवा विरळ होते तिथे दाब आणि घनता कमी असते, त्याला विरलन म्हणतात.
- सोपे : भुजा बाहेरच्या बाजूला गेल्या की बाहेरची हवा दाबली जाते — संपीडन.
- मध्यम : भुजा एकमेकांजवळ आल्या की त्याच जागी हवेला जास्त जागा मिळते आणि विरलन तयार होते.
- परीक्षेसाठी : स्वरित्र लटकवून पाहिले तर भुजा थांबताच आवाजही थांबतो. म्हणजे आवाजाचे कारण कंपन आहे.
नियम 2 : लहर पुढे जाते, हवा नाही — संपीडन-विरलनाची अवस्था एका भागातून पुढच्या भागात सरकते. हवेचे कण फक्त आपल्या जागेभोवती पुढे-मागे हलतात.
- सोपे : स्टेडियममध्ये लोकांची "वेव्ह" फिरते, पण प्रत्येक जण आपल्याच जागी राहतो.
- मध्यम : कानाजवळ पोहोचलेल्या लहरी कानाचा पडदा कंपित करतात आणि मेंदूला संदेश जातो.
- परीक्षेसाठी : स्वरित्राजवळची उदबत्तीची धूर-रेषा लहरींबरोबर दूर जात नाही, फक्त थरथरते. म्हणजे हवा वाहून जात नाही.
ध्वनी म्हणजे ऊर्जा आहे. ती एका ठिकाणाहून दुसरीकडे जाते, पदार्थ जात नाही.
"आवाज म्हणजे हवा वाहत येणे" हे चुकीचे आहे. फक्त संपीडन-विरलनाची अवस्था पुढे जाते.
आठवणीची युक्ती : "सं-दाब, वि-विरळ" — संपीडनात हवा दाटते, विरलनात ती विरळ होते.
फरक ओळखा
| मुद्दा | संपीडन | विरलन |
|---|---|---|
| दाब | जास्त | कमी |
| घनता | जास्त | कमी |
| हवेचे कण | जवळ जवळ | दूर दूर |
सरावासाठी प्रश्न
- 1ध्वनी कशामुळे तयार होतो?
- 2स्वरित्राला किती भुजा असतात?
- 3जिथे दाब जास्त असतो त्या भागाला काय म्हणतात?
- 4विरलनात हवेची घनता जास्त असते की कमी?
- 5कंप थांबला तर ध्वनीचे काय होते?
- 6ध्वनिलहर पुढे जाते तेव्हा हवेचे कण कसे हलतात?
- 7ध्वनिलहरींमुळे कोणती गोष्ट हवेतून दूर जाते: हवा की अवस्था?
- 8स्वरित्राची भुजा बोटाने धरल्यावर आवाज का बंद होतो?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1कंप पावणाऱ्या वस्तूमुळे.
- 2दोन.
- 3संपीडन.
- 4कमी.
- 5ध्वनी थांबतो.
- 6ते आपल्या जागेभोवती पुढे-मागे हलतात.
- 7अवस्था (संपीडन-विरलन).
- 8भुजेचे कंपन थांबते, त्यामुळे हवेत लहरी तयार होत नाहीत.
ध्वनीच्या प्रसारासाठी माध्यम
चंद्रावर दोन अंतराळवीर शेजारी उभे असूनही एकमेकांशी थेट बोलू शकत नाहीत, म्हणून ते रेडिओसारखे साधन वापरतात.
ध्वनीची निर्मिती आणि प्रसार होण्यासाठी हवा, पाणी किंवा घन पदार्थ अशा माध्यमाची (medium) गरज असते. माध्यम नसेल तर ध्वनी पुढे जात नाही.
नियम 1 : बेल जारचा प्रयोग — काचेच्या बेल जारमध्ये चालू असलेली विजेची घंटा ठेवतात आणि पंपाने हवा काढतात. हवा कमी होत जाते तसा बाहेर ऐकू येणारा आवाजही कमी होतो.
- सोपे : जारमधून हवा काढताना आवाज हळूहळू क्षीण होतो.
- मध्यम : जारमधील हवा जवळजवळ संपली तर घंटा हलताना दिसते, पण आवाज जवळपास ऐकू येत नाही.
- परीक्षेसाठी : हवा परत सोडली तर आवाज पुन्हा वाढतो. म्हणजे आवाजाला हवेची गरज आहे.
नियम 2 : माध्यम नसेल तिथे ध्वनी नाही — चंद्रावर हवा नाही, म्हणून तिथे ध्वनी प्रवास करत नाही. रेडिओ लहरींना माध्यम लागत नाही, म्हणून अंतराळवीर त्याचा वापर करतात.
- सोपे : चंद्रावर कोणी हाक मारली तरी शेजारच्याला ऐकू येत नाही.
- मध्यम : अंतराळ हे जवळजवळ निर्वात आहे, म्हणून सूर्यावरील स्फोटाचा आवाज पृथ्वीवर येत नाही.
- परीक्षेसाठी : अंतराळयानाच्या बाहेर काम करणारे दोघे हेल्मेटमधील रेडिओवरून बोलतात, थेट नाही.
घन, द्रव आणि वायू — तिन्ही माध्यमांतून ध्वनी जातो, पण निर्वातातून नाही.
"आवाज अंतराळातून पृथ्वीवर येतो" हे चुकीचे आहे. तिथे माध्यम नाही.
आठवणीची युक्ती : "हवा गेली, आवाज गेला" — माध्यम कमी तसा ध्वनी कमी.
फरक ओळखा
| मुद्दा | ध्वनिलहरी | रेडिओ लहरी |
|---|---|---|
| माध्यम | हवे | नको |
| निर्वातात | जात नाहीत | जातात |
सरावासाठी प्रश्न
- 1ध्वनीच्या प्रसारासाठी कशाची गरज असते?
- 2माध्यमाचे दोन प्रकार सांगा.
- 3बेल जारमधून हवा काढली की काय होते?
- 4चंद्रावर थेट संवाद का होत नाही?
- 5अंतराळवीर कोणत्या साधनाने बोलतात?
- 6निर्वात म्हणजे काय?
- 7बेल जारमधील सगळी हवा गेली तर घंटा हलताना दिसेल पण आवाज का नाही?
- 8रेडिओ लहरी आणि ध्वनिलहरी यातील एक फरक सांगा.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1माध्यमाची.
- 2हवा आणि पाणी (किंवा घन पदार्थ).
- 3आवाज कमी ऐकू येतो.
- 4तिथे हवा (माध्यम) नाही.
- 5रेडिओ लहरींचे साधन.
- 6हवा किंवा कोणताही पदार्थ नसलेली जागा.
- 7ध्वनीला प्रवासासाठी माध्यम नसते.
- 8ध्वनिलहरींना माध्यम लागते, रेडिओ लहरींना लागत नाही.
ध्वनीची वारंवारता
जलतरंगात पाण्याची पातळी वेगवेगळी ठेवलेल्या वाट्यांवर टिचकी मारली की प्रत्येकातून वेगळा स्वर येतो.
एका सेकंदात तयार होणाऱ्या संपूर्ण लहरींच्या (एक संपीडन + एक विरलन) संख्येला वारंवारता (frequency) म्हणतात. तिचे एकक हर्ट्झ (Hz) आहे.
नियम 1 : वारंवारता आणि हर्ट्झ — एका सेकंदात एक लहर तयार झाली तर वारंवारता 1 Hz. वस्तू एका सेकंदात जितक्या वेळा पुढे-मागे कंप पावते तितकी वारंवारता.
- सोपे : एक स्वरित्र एका सेकंदात 100 वेळा कंप पावले, तर त्याची वारंवारता 100 Hz.
- मध्यम : एका वस्तूचे 5 सेकंदात 1500 कंप होतात. वारंवारता = 1500 ÷ 5 = 300 Hz.
- परीक्षेसाठी : एका वाद्याची वारंवारता 440 Hz असेल तर 10 सेकंदात त्यातून 4400 संपूर्ण लहरी निघतील.
ध्वनीची वारंवारता
ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.
ॲपमध्ये उघडानियम 2 : वारंवारता कशावर ठरते? — स्वरित्राची वारंवारता भुजांची लांबी, जाडी आणि वापरलेला धातू यावर ठरते. वाटीतील हवेच्या स्तंभाची उंची बदलली की वारंवारता बदलते.
- सोपे : जास्त पाणी असलेल्या वाटीत हवेचा स्तंभ लहान असतो, म्हणून तिथला स्वर चढा येतो.
- मध्यम : जलतरंगाच्या दोन वाट्यांचा स्वर वेगळा येतो कारण त्यांतील हवेच्या स्तंभाची उंची वेगळी आहे.
- परीक्षेसाठी : लहान आणि पातळ भुजांचे स्वरित्र जास्त वारंवारतेचे असू शकते, पण धातू बदलला तर तेही बदलते.
वारंवारता जास्त म्हणजे स्वर चढा, वारंवारता कमी म्हणजे स्वर खालचा.
"वारंवारता म्हणजे आवाजाचा मोठेपणा" हे चुकीचे आहे. मोठेपणा वेगळा गुण आहे; वारंवारता स्वर ठरवते.
आठवणीची युक्ती : "सेकंदातले कंप = Hz" — 1 सेकंदातील कंपांची संख्या म्हणजेच हर्ट्झ.
फरक ओळखा
| मुद्दा | कमी वारंवारता | जास्त वारंवारता |
|---|---|---|
| स्वर | खालचा | चढा |
| सेकंदाला लहरी | कमी | जास्त |
सरावासाठी प्रश्न
- 1वारंवारतेचे एकक कोणते?
- 2एका सेकंदात 1 संपूर्ण लहर तयार झाली तर वारंवारता किती?
- 3एका सेकंदात 200 कंप होतात. वारंवारता किती?
- 4एका वस्तूचे 4 सेकंदात 800 कंप होतात. वारंवारता किती?
- 5स्वरित्राची वारंवारता कशावर अवलंबून असते?
- 6वाटीत पाणी वाढवले तर स्वर कसा बदलेल?
- 7300 Hz च्या स्रोतातून 6 सेकंदात किती संपूर्ण लहरी निघतील?
- 8दोन वाट्यांपैकी कमी पाणी असलेल्या वाटीचा स्वर खालचा का असतो?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1हर्ट्झ (Hz).
- 21 Hz.
- 3200 Hz.
- 4800 ÷ 4 = 200 Hz.
- 5भुजांची लांबी, जाडी आणि धातू.
- 6स्वर चढा होतो.
- 7300 × 6 = 1800.
- 8तिच्यातील हवेचा स्तंभ लांब असतो, त्यामुळे वारंवारता कमी असते.
ध्वनी आणि संगीत
सतारीच्या तारा आणि बासरीची छिद्रे वेगवेगळे स्वर देतात, पण दोघांतही एकच तत्त्व असते.
वारंवारता बदलली की स्वर (note) बदलतो. संगीत वाद्यांत कंप पावणाऱ्या तारेची किंवा हवेच्या स्तंभाची लांबी बदलून वेगवेगळे स्वर काढतात.
नियम 1 : तंतुवाद्ये — सतार, व्हायोलिन आणि गिटारमध्ये तारेवरील ताण बदलून किंवा बोटाने तारेची कंप पावणारी लांबी बदलून वेगळे स्वर मिळतात.
- सोपे : तार ताणली की स्वर चढतो.
- मध्यम : गिटारच्या तारेला फ्रेटवर दाबले की कंप पावणारी लांबी कमी होते आणि वारंवारता वाढते.
- परीक्षेसाठी : एका जाड आणि एका पातळ तारेला सारखा ताण दिला तर पातळ तारेचा स्वर जास्त चढा येतो.
नियम 2 : फुंकून वाजवायची वाद्ये — बासरी आणि सनईत हवेचा स्तंभ कंप पावतो. छिद्रे उघडली किंवा बंद केली की हवेचा स्तंभ लहान-मोठा होतो आणि स्वर बदलतो.
- सोपे : बासरीची जास्त छिद्रे उघडली की स्वर चढा येतो.
- मध्यम : हवा फुंकण्याची पद्धत बदलूनही बासरीतून वेगळे स्वर निघतात.
- परीक्षेसाठी : लांब नळीचे वाद्य खालचे स्वर देते आणि लहान नळीचे वाद्य चढे स्वर देते.
कंप पावणारा भाग लहान केला की वारंवारता वाढते आणि स्वर चढा होतो.
"सर्व वाद्यांत तारा असतात" हे चुकीचे आहे. बासरी, सनई यांत हवेचा स्तंभ कंप पावतो.
आठवणीची युक्ती : "लहान भाग, चढा स्वर" — कंप पावणारी लांबी कमी झाली की स्वर चढतो.
फरक ओळखा
| वाद्य | कंप कशाचा | स्वर कसा बदलतात |
|---|---|---|
| सतार, गिटार | तार | ताण किंवा लांबी बदलून |
| बासरी, सनई | हवेचा स्तंभ | छिद्रे उघडून-बंद करून |
सरावासाठी प्रश्न
- 1दोन तंतुवाद्यांची नावे सांगा.
- 2दोन फुंकून वाजवायच्या वाद्यांची नावे सांगा.
- 3तारेवरचा ताण वाढवला तर स्वर कसा होतो?
- 4बासरीत स्वर कशामुळे बदलतो?
- 5गिटारच्या तारेला बोटाने दाबले की स्वर का बदलतो?
- 6वारंवारता आणि स्वर यांचा संबंध सांगा.
- 7सारख्या ताणाच्या जाड आणि पातळ तारांपैकी कोणती चढा स्वर देते?
- 8दोन बासऱ्यांपैकी लांब बासरी कोणता स्वर देईल, चढा की खालचा? का?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1सतार आणि गिटार (किंवा व्हायोलिन).
- 2बासरी आणि सनई.
- 3स्वर चढा होतो.
- 4हवेच्या स्तंभाची लांबी (छिद्रे उघडून-बंद करून).
- 5कंप पावणारी लांबी कमी होते आणि वारंवारता वाढते.
- 6वारंवारता वाढली की स्वर चढा होतो.
- 7पातळ तार.
- 8खालचा, कारण तिचा हवेचा स्तंभ लांब असतो.
माणसाचा आवाज आणि ध्वनिक्षेपक
मोठ्याने बोलताना गळ्याला हात लावला तर हलकी थरथर जाणवते. तीच ध्वनीची निर्मिती आहे.
माणसाचा आवाज घशातील स्वरयंत्रात (larynx) तयार होतो. तिथे दोन स्वरतंतू (vocal cords) असतात; फुप्फुसातून हवा गेली की ते कंप पावतात. ध्वनिक्षेपकात (loudspeaker) विद्युत प्रवाहामुळे कॉइल आणि पडदा हलतो.
नियम 1 : स्वरयंत्र आणि स्वरतंतू — दोन स्वरतंतूंमध्ये हवेसाठी लहानशी फट असते. स्नायू तंतू ताणतात किंवा सैल करतात, त्यामुळे आवाजाचा प्रकार बदलतो.
- सोपे : सायकलच्या ट्यूबच्या दोन ताणलेल्या पट्ट्यांमधून हवा फुंकली तर आवाज येतो; स्वरयंत्र असेच काम करते.
- मध्यम : पुरुषांचे स्वरतंतू स्त्रिया आणि मुलांपेक्षा जास्त लांब असतात, म्हणून त्यांचा आवाज वेगळा असतो.
- परीक्षेसाठी : कुत्र्याचा "भो भो" आणि मांजरीचा "म्याऊ" काढताना स्वरतंतूंवरचा ताण वेगळा जाणवतो.
नियम 2 : ध्वनिक्षेपकाची रचना — ध्वनिक्षेपकात कायम चुंबक, त्याभोवती कॉइल आणि कॉइलला जोडलेला शंकूच्या आकाराचा पडदा असतो. कॉइलमधील प्रवाह बदलला की कॉइल पुढे-मागे हलते आणि पडदा कंपित होऊन हवेत लहरी तयार करतो.
- सोपे : चालू असलेल्या ध्वनिक्षेपकाच्या पडद्याला हलके बोट लावले की थरथर जाणवते.
- मध्यम : ध्वनिक्षेपकात विद्युत ऊर्जेचे ध्वनी ऊर्जेत रूपांतर होते.
- परीक्षेसाठी : जास्त प्रवाह दिला तर कॉइल जास्त हलते आणि आवाज मोठा येतो, पण 100 डेसिबलच्या वरचा आवाज हानिकारक असतो.
मोठा आवाज हानिकारक ठरू शकतो. सार्वजनिक ठिकाणी ध्वनिक्षेपकाच्या आवाजाला मर्यादा हवी.
"आवाज हवेतच तयार होतो" हे चुकीचे आहे. माणसाचा आवाज स्वरयंत्रात, घशाजवळ तयार होतो.
आठवणीची युक्ती : "फुप्फुसातली हवा, स्वरतंतू कंप" — हवा गेली की स्वरतंतू कंप पावतात आणि आवाज येतो.
फरक ओळखा
| मुद्दा | माणसाचा आवाज | ध्वनिक्षेपक |
|---|---|---|
| कंप पावणारा भाग | स्वरतंतू | कॉइलसह पडदा |
| ऊर्जा | फुप्फुसातील हवा | विद्युत ऊर्जा |
सरावासाठी प्रश्न
- 1माणसाचा आवाज शरीरात कुठे तयार होतो?
- 2स्वरयंत्रात किती स्वरतंतू असतात?
- 3ध्वनिक्षेपकात कोणती ऊर्जा ध्वनी ऊर्जेत बदलते?
- 4स्वरतंतू ताणले की काय बदलते?
- 5ध्वनिक्षेपकाचे तीन भाग सांगा.
- 6मुलांचा आवाज पुरुषांपेक्षा वेगळा का असतो?
- 7ध्वनिक्षेपकाला जास्त प्रवाह दिला तर काय होईल? एक धोका सांगा.
- 8सायकलच्या ट्यूबच्या पट्ट्यांचे मॉडेल स्वरयंत्राशी कसे जुळते?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1स्वरयंत्रात.
- 2दोन.
- 3विद्युत ऊर्जा.
- 4आवाजाचा प्रकार (स्वर) बदलतो.
- 5कायम चुंबक, कॉइल आणि शंकूचा पडदा.
- 6मुलांचे स्वरतंतू खूप लहान असतात.
- 7आवाज मोठा होईल; 100 डेसिबलपेक्षा मोठा आवाज कानाला हानिकारक असतो.
- 8पट्ट्या स्वरतंतूंसारख्या आणि मधली फट हवेच्या मार्गासारखी आहे.