একটি শব্দ তরঙ্গ একটি নির্দিষ্ট কম্পাঙ্কের একটি যান্ত্রিক অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ। নিবন্ধে আমরা অনুদৈর্ঘ্য এবং অনুপ্রস্থ তরঙ্গ কি বুঝতে পারি, কেন প্রতিটি যান্ত্রিক তরঙ্গ শব্দ হয় না। তরঙ্গের গতি এবং কোন কম্পাঙ্কে শব্দ হয় তা খুঁজে বের করুন। চলুন জেনে নিই বিভিন্ন পরিবেশে শব্দ একই রকম হয় কি না এবং সূত্রটি ব্যবহার করে কীভাবে এর গতি বের করা যায় তা শিখি।
তরঙ্গ প্রদর্শিত হয়
আসুন একটি জলের পৃষ্ঠের কল্পনা করা যাক, উদাহরণস্বরূপ শান্ত আবহাওয়ায় একটি পুকুর৷ আপনি যদি একটি পাথর নিক্ষেপ করেন, তাহলে জলের পৃষ্ঠে আমরা কেন্দ্র থেকে বৃত্তগুলিকে বিচ্ছিন্ন দেখতে পাব। এবং যদি আমরা একটি পাথর নয়, একটি বল গ্রহণ করি এবং এটিকে দোলনীয় গতিতে নিয়ে আসি তবে কী হবে? বলটির কম্পন দ্বারা বৃত্তগুলি ক্রমাগত উৎপন্ন হবে। আমরা কম্পিউটার অ্যানিমেশনে দেখানো প্রায় একই রকম দেখতে পাব।
যদি আমরা বল থেকে কিছু দূরত্বে ফ্লোট কমিয়ে দেই, তাও দোদুল্যমান হবে। সময়ের সাথে সাথে স্থানান্তরে যখন ওঠানামা চলে যায়, তখন এই প্রক্রিয়াটিকে তরঙ্গ বলা হয়।
শব্দের বৈশিষ্ট্য (তরঙ্গদৈর্ঘ্য, তরঙ্গের গতি ইত্যাদি) অধ্যয়নের জন্য বিখ্যাত রেইনবো খেলনা বা হ্যাপি রেনবো উপযুক্ত৷
আসুন বসন্তকে প্রসারিত করি, এটিকে শান্ত করি এবং এটিকে তীব্রভাবে উপরে এবং নীচে নাড়াই। আমরা দেখতে পাব যে একটি তরঙ্গ আবির্ভূত হয়েছিল, যা বসন্ত বরাবর দৌড়েছিল এবং তারপরে ফিরে এসেছিল। এর মানে হল যে এটি বাধা থেকে প্রতিফলিত হয়। আমরা লক্ষ্য করেছি কিভাবে তরঙ্গ সময়ের সাথে সাথে বসন্তের সাথে প্রচারিত হয়। বসন্তের কণাগুলি তাদের ভারসাম্যের সাথে আপেক্ষিকভাবে উপরে এবং নীচে সরে যায় এবং তরঙ্গটি বাম এবং ডানদিকে চলে যায়। এই ধরনের তরঙ্গকে অনুপ্রস্থ তরঙ্গ বলা হয়। এটিতে, এর প্রচারের দিকটি কণাগুলির দোলনের দিকের দিকে লম্ব। আমাদের ক্ষেত্রে, তরঙ্গ প্রচারের মাধ্যম ছিল একটি বসন্ত৷
এবার বসন্তকে প্রসারিত করা যাক, এটিকে শান্ত করা যাক এবং পিছনে টানুন। আমরা দেখব যে স্প্রিং এর কয়েলগুলি এটি বরাবর সংকুচিত হয়েছে। ঢেউ একই দিকে চলে। এক জায়গায় স্প্রিং আরও সংকুচিত, অন্য জায়গায় এটি আরও প্রসারিত। এই ধরনের তরঙ্গকে অনুদৈর্ঘ্য বলা হয়। এর কণার দোলনের দিকটি বংশবিস্তার দিকের সাথে মিলে যায়।
আসুন একটি ঘন মাধ্যম কল্পনা করা যাক, উদাহরণস্বরূপ, একটি অনমনীয় শরীর৷ যদি আমরা শিয়ারিং দ্বারা এটিকে বিকৃত করে তবে একটি তরঙ্গ উঠবে। এটি শুধুমাত্র কঠিন পদার্থে স্থিতিস্থাপক শক্তির কারণে প্রদর্শিত হবে। এই শক্তিগুলি পুনরুদ্ধারে ভূমিকা পালন করে এবং একটি স্থিতিস্থাপক তরঙ্গ তৈরি করে৷
আপনি শিয়ার দ্বারা তরলকে বিকৃত করতে পারবেন না। একটি তির্যক তরঙ্গ গ্যাস এবং তরলগুলিতে প্রচার করতে পারে না। আরেকটি জিনিস অনুদৈর্ঘ্য: এটি সমস্ত পরিবেশে ছড়িয়ে পড়ে যেখানে স্থিতিস্থাপক শক্তি কাজ করে। একটি অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গে, কণাগুলি একে অপরের কাছে আসে, তারপর দূরে সরে যায় এবং মাধ্যমটি নিজেই সংকুচিত এবং বিরল হয়।
অনেকে মনে করেন তরলঅসংকোচনীয়, কিন্তু এই ক্ষেত্রে নয়. আপনি যদি জল দিয়ে সিরিঞ্জের প্লাঞ্জারে চাপ দেন তবে এটি কিছুটা সঙ্কুচিত হবে। গ্যাসগুলিতে, কম্প্রেসিভ-টেনসিল বিকৃতিও সম্ভব। খালি সিরিঞ্জের প্লাঞ্জার টিপে বাতাস সংকুচিত হয়।
গতি এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্য
আসুন সেই অ্যানিমেশনে ফিরে যাই যা আমরা নিবন্ধের শুরুতে বিবেচনা করেছি। আমরা শর্তসাপেক্ষ বল থেকে বিচ্যুত বৃত্তগুলির একটিতে একটি নির্বিচারে বিন্দু নির্বাচন করি এবং এটি অনুসরণ করি। কেন্দ্র থেকে বিন্দু সরে যায়। এটি যে গতিতে চলে তা হল তরঙ্গ ক্রেস্টের গতি। আমরা উপসংহারে আসতে পারি: তরঙ্গের অন্যতম বৈশিষ্ট্য হল তরঙ্গের গতি।
এনিমেশনটি দেখায় যে তরঙ্গের ক্রেস্টগুলি একই দূরত্বে অবস্থিত। এটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য - এর আরেকটি বৈশিষ্ট্য। তরঙ্গ যত ঘন ঘন হবে, তাদের দৈর্ঘ্য তত কম হবে।
প্রতিটি যান্ত্রিক তরঙ্গ শব্দ হয় না কেন
একটি অ্যালুমিনিয়াম রুলার নিন।
এটি বাউন্সি, তাই এটি অভিজ্ঞতার জন্য ভালো। আমরা শাসকটিকে টেবিলের প্রান্তে রাখি এবং আমাদের হাত দিয়ে এটি টিপুন যাতে এটি শক্তভাবে ছড়িয়ে পড়ে। আমরা এর প্রান্তে টিপুন এবং এটিকে তীব্রভাবে ছেড়ে দিই - মুক্ত অংশটি কম্পিত হতে শুরু করবে, তবে কোনও শব্দ হবে না। আপনি যদি শাসকটিকে কিছুটা প্রসারিত করেন তবে ছোট প্রান্তের কম্পন একটি শব্দ তৈরি করবে৷
এই অভিজ্ঞতাটি কী দেখায়? এটি দেখায় যে শব্দ তখনই ঘটে যখন একটি শরীর যথেষ্ট দ্রুত গতিতে চলে যখন মাঝারি তরঙ্গের গতি বেশি হয়। আসুন তরঙ্গের আরও একটি বৈশিষ্ট্য উপস্থাপন করা যাক - ফ্রিকোয়েন্সি। এই মানটি দেখায় যে প্রতি সেকেন্ডে শরীর কতগুলি কম্পন করে। যখন আমরা বাতাসে একটি তরঙ্গ তৈরি করি, তখন নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে শব্দ হয় - যখন যথেষ্টউচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি।
এটা বোঝা গুরুত্বপূর্ণ যে শব্দ একটি তরঙ্গ নয়, যদিও এটি যান্ত্রিক তরঙ্গের সাথে সম্পর্কিত। শব্দ হল সেই সংবেদন যা শব্দ (শব্দ) তরঙ্গ কানে প্রবেশ করলে ঘটে।
আসুন রুলারে ফিরে আসা যাক। যখন বৃহত্তর অংশটি প্রসারিত হয়, তখন শাসকটি দোলা দেয় এবং কোন শব্দ করে না। এটি কি একটি তরঙ্গ তৈরি করে? অবশ্যই, তবে এটি একটি যান্ত্রিক তরঙ্গ, শব্দ তরঙ্গ নয়। এখন আমরা একটি শব্দ তরঙ্গ সংজ্ঞায়িত করতে পারি। এটি একটি যান্ত্রিক অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ, যার ফ্রিকোয়েন্সি 20 Hz থেকে 20 হাজার Hz পর্যন্ত। যদি ফ্রিকোয়েন্সি 20 Hz-এর কম বা 20 kHz-এর বেশি হয়, তাহলে আমরা এটি শুনতে পাব না, যদিও কম্পন ঘটবে৷
শব্দ উৎস
যেকোন দোদুল্যমান শরীর শাব্দ তরঙ্গের উত্স হতে পারে, এটির জন্য শুধুমাত্র একটি স্থিতিস্থাপক মাধ্যম প্রয়োজন, উদাহরণস্বরূপ, বায়ু। শুধুমাত্র একটি কঠিন শরীরই কম্পন করতে পারে না, তবে একটি তরল এবং একটি গ্যাসও। বেশ কয়েকটি গ্যাসের মিশ্রণ হিসাবে বায়ু শুধুমাত্র একটি প্রচারের মাধ্যম হতে পারে না - এটি নিজেই একটি শাব্দ তরঙ্গ তৈরি করতে সক্ষম। এটি তার কম্পন যা বায়ু যন্ত্রের শব্দের অন্তর্গত। বাঁশি বা শিঙা কম্পিত হয় না। এটি বায়ু যা বিরল এবং সংকুচিত, তরঙ্গকে একটি নির্দিষ্ট গতি দেয়, যার ফলে আমরা শব্দ শুনতে পাই।
বিভিন্ন পরিবেশে শব্দ ছড়ানো
আমরা খুঁজে পেয়েছি যে বিভিন্ন পদার্থ শব্দ করে: তরল, কঠিন, বায়বীয়। একই একটি শাব্দ তরঙ্গ পরিচালনা করার ক্ষমতা জন্য যায়. শূন্যতা ব্যতীত যেকোন ইলাস্টিক মাধ্যমে (তরল, কঠিন, বায়বীয়) শব্দ প্রচার করে। ফাঁকা জায়গায়, চাঁদে বলুন, আমরা কম্পিত শরীরের শব্দ শুনতে পাব না।
মানুষের দ্বারা অনুভূত বেশিরভাগ শব্দ বায়ুবাহিত। মাছ, জেলিফিশ জলের মধ্য দিয়ে অপসারিত একটি শাব্দ তরঙ্গ শুনতে পায়। আমরা, যদি আমরা জলের নীচে ডুব দিই, পাশ দিয়ে যাওয়া একটি মোটর বোটের শব্দও শুনতে পাব। তাছাড়া, তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং তরঙ্গের গতি বাতাসের চেয়ে বেশি হবে। মানে পানির নিচে ডাইভিং করা কোনো ব্যক্তি প্রথমে মোটরের শব্দ শুনতে পাবে। একই জায়গায় তার নৌকায় বসে থাকা জেলে পরে আওয়াজ শুনতে পাবে।
কঠিন পদার্থে, শব্দ আরও ভালোভাবে ভ্রমণ করে এবং তরঙ্গের গতি বেশি হয়। আপনি যদি একটি শক্ত বস্তু, বিশেষ করে ধাতু, আপনার কানে রাখেন এবং এটিতে টোকা দেন, আপনি খুব ভালভাবে শুনতে পাবেন। আরেকটি উদাহরণ আপনার নিজের কণ্ঠস্বর। আমরা যখন প্রথম আমাদের বক্তৃতা শুনি, যেটি আগে একটি ভয়েস রেকর্ডারে রেকর্ড করা হয়েছিল বা একটি ভিডিও থেকে, ভয়েসটি বিজাতীয় মনে হয়। এটি কেন ঘটছে? কারণ জীবনে আমরা আমাদের মুখ থেকে এতটা শব্দ কম্পন শুনতে পাই না যতটা তরঙ্গের কম্পন আমাদের মাথার খুলির হাড় দিয়ে যায়। এই বাধাগুলি থেকে প্রতিফলিত শব্দ কিছুটা পরিবর্তিত হয়৷
শব্দ গতি
একটি শব্দ তরঙ্গের গতি, যদি আমরা একই শব্দ বিবেচনা করি তবে বিভিন্ন পরিবেশে ভিন্ন হবে। মাধ্যম যত ঘন হবে, শব্দ তত দ্রুত আমাদের কানে পৌঁছাবে। ট্রেন আমাদের কাছ থেকে এত দূরে যেতে পারে যে এখনও চাকার শব্দ শোনা যাবে না। যাইহোক, আপনি যদি রেলের কাছে আপনার কান রাখেন, আমরা স্পষ্টভাবে গর্জন শুনতে পাব।
এটি পরামর্শ দেয় যে শব্দ তরঙ্গ বাতাসের তুলনায় কঠিন পদার্থে দ্রুত ভ্রমণ করে। চিত্রটি বিভিন্ন পরিবেশে শব্দের গতি দেখায়।
তরঙ্গ সমীকরণ
গতি, ফ্রিকোয়েন্সি এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্য পরস্পর সংযুক্ত। একটি উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে কম্পনকারী সংস্থাগুলির জন্য, তরঙ্গ ছোট হয়। কম কম্পাঙ্কের শব্দগুলি বেশি দূরত্বে শোনা যায় কারণ তাদের তরঙ্গদৈর্ঘ্য বেশি। দুটি তরঙ্গ সমীকরণ আছে। তারা একে অপরের থেকে তরঙ্গ বৈশিষ্ট্যের আন্তঃনির্ভরতা চিত্রিত করে। সমীকরণ থেকে যেকোনো দুটি পরিমাণ জেনে, আপনি তৃতীয়টি গণনা করতে পারেন:
с=ν × λ, যেখানে c হল গতি, ν হল ফ্রিকোয়েন্সি, λ হল তরঙ্গদৈর্ঘ্য৷
দ্বিতীয় শাব্দ তরঙ্গ সমীকরণ:
s=λ / T, যেখানে T হল পিরিয়ড, অর্থাৎ যে সময়টির জন্য শরীর একটি দোলন করে।
