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Mix Example - SOUND Questions in Hindi

Class 9 Science · SOUND · Mix Example - SOUND

169+

Questions

Hindi

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100%

With Solutions

Showing 50 of 169 questions in Hindi

51
EasyMCQ
हमारे कान हमें ध्वनि प्राप्त करने में कैसे मदद करते हैं?
A
ध्वनि तरंगों को यांत्रिक कंपन में बदलकर।
B
हवा में होने वाले दबाव के परिवर्तनों को विद्युत संकेतों में बदलकर।
C
ध्वनि तरंगों को सीधे मस्तिष्क तक पहुँचाकर।
D
कान की नली के माध्यम से ध्वनि तरंगों को प्रवर्धित करके।

Solution

(B) कान ध्वनि तरंगों को पकड़कर कार्य करते हैं,जो हवा में दबाव के परिवर्तन होते हैं।
ये तरंगें कान के पर्दे को कंपन कराती हैं।
ये कंपन मध्य कान की हड्डियों द्वारा प्रवर्धित होते हैं और आंतरिक कान (कोक्लिया) तक पहुँचाए जाते हैं।
कोक्लिया इन यांत्रिक कंपनों को विद्युत संकेतों में बदल देता है।
अंत में,ये विद्युत संकेत श्रवण तंत्रिका (auditory nerve) के माध्यम से मस्तिष्क तक भेजे जाते हैं,जहाँ इन्हें ध्वनि के रूप में समझा जाता है।
52
Easy
अल्ट्रासाउंड के दो अनुप्रयोग बताइए।

Solution

(N/A) अल्ट्रासाउंड के दो मुख्य अनुप्रयोग निम्नलिखित हैं:
$(i)$ अल्ट्रासाउंड स्कैनिंग: इसका उपयोग चिकित्सा निदान के लिए किया जाता है,जैसे कि आंतरिक अंगों (जैसे,यकृत,पित्ताशय,गर्भाशय) की जांच करना और गर्भावस्था के दौरान भ्रूण के विकास की निगरानी करना।
$(ii)$ धातुओं में दोषों का पता लगाना: अल्ट्रासाउंड तरंगों का उपयोग निर्माण या विनिर्माण में उपयोग किए जाने वाले धातु के ब्लॉकों में दरारों या दोषों का पता लगाने के लिए किया जाता है,बिना संरचना को नुकसान पहुंचाए।
53
Medium
$(a)$ स्टेथोस्कोप के उपयोग का वर्णन कीजिए।
$(b)$ अवश्रव्य (infrasonic) और पराश्रव्य (ultrasonic) ध्वनि तरंगें क्या हैं?

Solution

(N/A) स्टेथोस्कोप एक चिकित्सा उपकरण है जिसका उपयोग शरीर के भीतर,मुख्य रूप से हृदय या फेफड़ों में उत्पन्न ध्वनियों को सुनने के लिए किया जाता है। यह ध्वनि के बहुल परावर्तन (multiple reflection) के सिद्धांत पर कार्य करता है। रोगी के हृदय की धड़कन की ध्वनि चेस्ट पीस में प्रवेश करती है और रबर की नली के माध्यम से कई बार परावर्तित होकर डॉक्टर के कानों तक पहुँचती है।
$(b)$ अवश्रव्य (infrasonic) ध्वनि तरंगें वे ध्वनि तरंगें हैं जिनकी आवृत्ति $20 \ Hz$ से कम होती है। मनुष्य इन ध्वनियों को नहीं सुन सकते हैं।
पराश्रव्य (ultrasonic) ध्वनि तरंगें वे ध्वनि तरंगें हैं जिनकी आवृत्ति $20,000 \ Hz$ (या $20 \ kHz$) से अधिक होती है। मनुष्य इन ध्वनियों को भी नहीं सुन सकते हैं।
Solution diagram
54
Medium
इको रेंजिंग (echo ranging) क्या है? इस तकनीक का कोई एक अनुप्रयोग बताइए।

Solution

(N/A) इको रेंजिंग एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग ध्वनि तरंगों (आमतौर पर अल्ट्रासाउंड) के उत्सर्जन और उनकी गूँज (echo) को प्राप्त करने के बीच के समय अंतराल को मापकर किसी वस्तु की दूरी,दिशा और गति निर्धारित करने के लिए किया जाता है।
इस तकनीक का एक अनुप्रयोग $SONAR$ ($Sound$ $Navigation$ $And$ $Ranging$) में होता है,जिसका उपयोग समुद्र की गहराई मापने या पानी के नीचे स्थित पहाड़ियों,घाटियों,पनडुब्बियों,हिमखंडों (icebergs) और डूबे हुए जहाजों का पता लगाने के लिए किया जाता है।
55
Easy
$(a)$ घनत्व-दूरी ग्राफ द्वारा किस प्रकार की तरंग का निरूपण होता है?
$(b)$ अनुप्रस्थ तरंग से क्या तात्पर्य है? एक उदाहरण दीजिए।

Solution

(N/A) घनत्व-दूरी ग्राफ एक अनुदैर्ध्य तरंग (longitudinal wave) को दर्शाता है,क्योंकि अनुदैर्ध्य तरंगों में माध्यम के घनत्व और दबाव में परिवर्तन होता है।
$(b)$ अनुप्रस्थ तरंग (transverse wave) वह तरंग है जिसमें माध्यम के कण तरंग के संचरण की दिशा के लंबवत कंपन करते हैं। अनुप्रस्थ तरंग का एक उदाहरण कंपन करती हुई डोरी में उत्पन्न तरंगें या प्रकाश तरंगें हैं।
56
MediumMCQ
अन्य ग्रहों पर होने वाले विस्फोटों की ध्वनि पृथ्वी पर स्थित व्यक्ति को सुनाई नहीं देती है। इसका कारण बताइए।
A
ध्वनि निर्वात में तेजी से यात्रा करती है।
B
ध्वनि को संचरण के लिए एक भौतिक माध्यम की आवश्यकता होती है।
C
ध्वनि के यात्रा करने के लिए दूरी बहुत अधिक है।
D
अन्य ग्रहों पर विस्फोट शांत होते हैं।

Solution

(B) ध्वनि एक यांत्रिक तरंग है,जिसका अर्थ है कि इसे एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक यात्रा करने के लिए एक भौतिक माध्यम (जैसे हवा,पानी या ठोस) की आवश्यकता होती है।
पृथ्वी और अन्य ग्रहों के बीच का स्थान निर्वात (vacuum) है,जिसका अर्थ है कि वहां कोई भौतिक माध्यम नहीं है।
चूंकि अंतरिक्ष के निर्वात में ध्वनि तरंगों के संचरण के लिए कोई माध्यम नहीं है,इसलिए अन्य ग्रहों पर होने वाले विस्फोटों की ध्वनि पृथ्वी पर स्थित व्यक्ति को सुनाई नहीं देती है।
57
Medium
$(a)$ वे मूलभूत कारक कौन से हैं जिन पर किसी माध्यम में ध्वनि की गति निर्भर करती है?
$(b)$ ध्वनि तरंगों को यांत्रिक तरंगें क्यों कहा जाता है?
$(c)$ आप ग्राफ की सहायता से उच्च तारत्व (high pitch) वाली ध्वनि और निम्न तारत्व (low pitch) वाली ध्वनि में अंतर कैसे करेंगे?

Solution

(N/A) किसी माध्यम में ध्वनि की गति निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करती है:
$(i)$ माध्यम की प्रत्यास्थता (Elasticity)
$(ii)$ माध्यम का घनत्व (Density)
$(b)$ ध्वनि तरंगों को यांत्रिक तरंगें कहा जाता है क्योंकि उन्हें संचरण के लिए एक भौतिक माध्यम की आवश्यकता होती है और ये माध्यम के कणों के अपने माध्य स्थिति के इर्द-गिर्द कंपन करने से उत्पन्न होती हैं।
$(c)$ ध्वनि का तारत्व (pitch) उसकी आवृत्ति पर निर्भर करता है। उच्च तारत्व वाली ध्वनि की आवृत्ति अधिक होती है (प्रति इकाई समय में अधिक दोलन),जबकि निम्न तारत्व वाली ध्वनि की आवृत्ति कम होती है (प्रति इकाई समय में कम दोलन)। ग्राफ में,जिस तरंग में प्रति इकाई समय में अधिक चक्र होते हैं,वह उच्च तारत्व वाली ध्वनि को दर्शाती है और जिस तरंग में कम चक्र होते हैं,वह निम्न तारत्व वाली ध्वनि को दर्शाती है।
Solution diagram
58
Medium
निम्नलिखित के कारण बताइए:
$(a)$ भाषणों के लिए उपयोग किए जाने वाले हॉल का अनुरणन समय (reverberation time) बहुत कम होना चाहिए।
$(b)$ एक कंपन करने वाली वस्तु ध्वनि उत्पन्न करती है। हालाँकि,जब एक सरल लोलक हवा में दोलन करता है तो कोई ध्वनि सुनाई नहीं देती है।
$(c)$ समान प्रबलता (loudness) और तारत्व (pitch) वाली ध्वनियाँ,लेकिन वायलिन और बांसुरी जैसे विभिन्न संगीत वाद्ययंत्रों द्वारा उत्पन्न,अलग-अलग पहचानी जा सकती हैं।

Solution

(N/A) भाषणों के लिए उपयोग किए जाने वाले हॉल का अनुरणन समय बहुत कम होना चाहिए ताकि भाषण स्पष्ट और समझने योग्य बना रहे। यदि अनुरणन समय लंबा होता है,तो परावर्तित ध्वनि तरंगें मूल ध्वनि के साथ मिल जाती हैं,जिससे भ्रम पैदा होता है और शब्दों को समझना मुश्किल हो जाता है।
$(b)$ मानव कान के लिए ध्वनि सुनने योग्य होने के लिए,इसकी आवृत्ति $20 \, Hz$ और $20,000 \, Hz$ के बीच होनी चाहिए। एक सरल लोलक बहुत कम आवृत्ति ($20 \, Hz$ से काफी कम) पर दोलन करता है,जो इन्फ्रासोनिक सीमा में आता है और इसलिए मनुष्यों द्वारा नहीं सुना जा सकता है।
$(c)$ समान प्रबलता और तारत्व वाली ध्वनियों को ध्वनि की 'गुणवत्ता' (quality) या 'टिम्ब्रे' (timbre) के कारण अलग किया जा सकता है। यह विशिष्ट वाद्ययंत्र द्वारा उत्पन्न तरंग रूप या ओवरटोन की उपस्थिति से निर्धारित होता है,जो प्रत्येक वाद्ययंत्र की ध्वनि को अद्वितीय बनाता है।
59
MediumMCQ
एक व्यक्ति एक दीवार से $55 \, m$ की दूरी पर खड़े होकर बंदूक चलाता है। यदि ध्वनि की गति $330 \, m s^{-1}$ है,तो प्रतिध्वनि (echo) सुनाई देने में लगने वाला समय ज्ञात कीजिए। ($s$ में)
A
$0.1$
B
$0.2$
C
$0.3$
D
$0.4$

Solution

(C) दिया गया है: दीवार की दूरी $(D)$ = $55 \, m$। ध्वनि की गति $(V)$ = $330 \, m s^{-1}$।
प्रतिध्वनि सुनाई देने के लिए,ध्वनि को दीवार तक जाकर वापस व्यक्ति तक आना होगा,जिससे कुल $2D$ दूरी तय होगी।
सूत्र का उपयोग करते हुए: $2D = V \times t$।
मान रखने पर: $2 \times 55 = 330 \times t$।
$110 = 330 \times t$।
$t = 110 / 330 = 1 / 3 \, s \approx 0.33 \, s$।
दिए गए विकल्पों के अनुसार निकटतम मान $0.3 \, s$ है।
60
EasyMCQ
एक मनुष्य की नाड़ी की दर (पल्स रेट) एक मिनट में $80$ धड़कन है। इसकी आवृत्ति की गणना कीजिए। ($ Hz$ में)
A
$1.33$
B
$1.50$
C
$0.75$
D
$2.00$

Solution

(A) नाड़ी की दर $80$ धड़कन प्रति मिनट दी गई है。
आवृत्ति को प्रति सेकंड होने वाले दोलनों या घटनाओं की संख्या के रूप में परिभाषित किया जाता है。
आवृत्ति को हर्ट्ज़ $(Hz)$ में ज्ञात करने के लिए, हम धड़कनों की संख्या को कुल समय (सेकंड में) से विभाजित करते हैं。
समय $= 1 \, \text{मिनट} = 60 \, \text{सेकंड}$。
आवृत्ति $= \frac{\text{धड़कनों की संख्या}}{\text{समय (सेकंड में)}} = \frac{80}{60} \, Hz$。
आवृत्ति $= 1.33 \, Hz$ (लगभग)。
61
Medium
गैल्टन की सीटी (Galton's whistle) क्या है? इसका उपयोग किस कार्य के लिए किया जा सकता है?

Solution

(N/A) गैल्टन की सीटी एक विशेष उपकरण है जिसे $20,000 \,Hz$ से $40,000 \,Hz$ के बीच की पराश्रव्य (ultrasonic) तरंगें उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
ये उच्च आवृत्ति वाली तरंगें मनुष्यों को सुनाई नहीं देती हैं,क्योंकि मनुष्य सामान्यतः केवल $20,000 \,Hz$ तक की आवृत्ति ही सुन सकते हैं।
हालाँकि,कुत्तों की सुनने की क्षमता बहुत अधिक होती है और वे इन पराश्रव्य आवृत्तियों को आसानी से सुन सकते हैं।
इस कारण से,गैल्टन की सीटी का उपयोग कुत्तों को ऐसे संकेतों पर प्रतिक्रिया देने के लिए प्रशिक्षित करने में किया जाता है जो मनुष्यों को सुनाई नहीं देते।
यह सुरक्षा उद्देश्यों के लिए बहुत उपयोगी है; यदि कोई घुसपैठिया किसी स्थान पर प्रवेश करता है,तो सीटी बजाकर कुत्ते को सतर्क किया जा सकता है,जिससे घुसपैठिए को पता चले बिना कुत्ता तुरंत प्रतिक्रिया दे सकता है।
62
Easy
एक रिपल टैंक में पानी की सतह पर एक निरंतर विक्षोभ उत्पन्न किया जाता है,जिस पर कॉर्क का एक छोटा टुकड़ा तैर रहा है। कॉर्क की गति का वर्णन कीजिए। यह विक्षोभ के बारे में क्या बताता है?

Solution

(N/A) कॉर्क अपनी ही स्थिति पर ऊपर और नीचे गति करेगा जबकि तरंगें विक्षोभ के बिंदु से बाहर की ओर यात्रा करेंगी।
इस प्रकार,कॉर्क तरंगों के साथ आगे नहीं बढ़ता है।
कॉर्क की गति यह दर्शाती है कि माध्यम के कण तरंग संचरण की दिशा के लंबवत कंपन कर रहे हैं।
यह बताता है कि तरंग में ऊर्जा का संचरण होता है,न कि पदार्थ का।
63
Medium
ध्वनि सुनाई देने के लिए आवश्यक तीन शर्तें बताइए।

Solution

(N/A) $(i)$ एक कंपन करने वाली वस्तु (vibrating body) होनी चाहिए जो अपनी ऊर्जा को अपने परिवेश में स्थानांतरित करने में सक्षम हो।
$(ii)$ ऊर्जा को ग्रहण करने और उसे आगे की दिशा में प्रसारित करने के लिए एक भौतिक माध्यम (material medium) होना आवश्यक है।
$(iii)$ ध्वनि तरंगों को प्राप्त करने और अंतिम व्याख्या के लिए उन्हें मस्तिष्क तक भेजने के लिए एक रिसीवर (जैसे मानव कान) का होना आवश्यक है।
64
Medium
अल्ट्रासोनिक तरंगों के चार व्यावहारिक उपयोग बताइए।

Solution

(N/A) $(i)$ इनका उपयोग हवाई अड्डों पर रनवे से कोहरे को हटाने के लिए किया जाता है।
$(ii)$ इनका उपयोग डिशवॉशिंग मशीनों में नाजुक वस्तुओं को साफ करने के लिए किया जाता है।
$(iii)$ इनका उपयोग दूध के होमोजेनाइजेशन (समरूपीकरण) के लिए किया जाता है।
$(iv)$ इनका उपयोग टंगस्टन जैसी धातुओं की वेल्डिंग के लिए किया जाता है।
65
MediumMCQ
अंतरिक्ष यात्री एक-दूसरे से रेडियो टेलीफोन के माध्यम से बात क्यों करते हैं?
A
ध्वनि तरंगें अंतरिक्ष में तेजी से यात्रा करती हैं।
B
रेडियो तरंगें निर्वात (vacuum) में यात्रा कर सकती हैं।
C
रेडियो तरंगें ध्वनि तरंगों का एक प्रकार हैं।
D
अंतरिक्ष का निर्वात ध्वनि को बढ़ा देता है।

Solution

(B) अंतरिक्ष एक निर्वात है,जिसका अर्थ है कि इसमें हवा या कोई अन्य भौतिक माध्यम नहीं होता है।
ध्वनि तरंगें यांत्रिक तरंगें होती हैं जिन्हें प्रसार के लिए एक भौतिक माध्यम (जैसे हवा,पानी या ठोस) की आवश्यकता होती है।
चूंकि अंतरिक्ष में कोई माध्यम नहीं होता है,इसलिए ध्वनि अंतरिक्ष यात्रियों के बीच यात्रा नहीं कर सकती है।
रेडियो तरंगें विद्युत चुम्बकीय तरंगें होती हैं,जिन्हें प्रसार के लिए किसी भौतिक माध्यम की आवश्यकता नहीं होती है।
इसलिए,अंतरिक्ष यात्री अंतरिक्ष के निर्वात के माध्यम से संकेतों को भेजने और प्राप्त करने के लिए रेडियो संचार का उपयोग करते हैं।
66
Medium
$(a)$ एक सभागार (auditorium) के मंच की पृष्ठभूमि घुमावदार,पर्दे,कालीन और फॉल्स सीलिंग क्यों होती है?
$(b)$ निर्वात कक्ष (vacuum chamber) के अंदर बजती घंटी की आवाज सुनाई नहीं देती है। क्यों?

Solution

(N/A) घुमावदार पृष्ठभूमि का उपयोग ध्वनि को सभी दिशाओं में फैलाने के लिए किया जाता है। पर्दे,कालीन और फॉल्स सीलिंग का उपयोग सभागार में गूँज (echo) को रोकने के लिए किया जाता है।
$(b)$ ऐसा इसलिए है क्योंकि ध्वनि को संचरण के लिए एक माध्यम की आवश्यकता होती है। निर्वात में कोई माध्यम न होने के कारण ध्वनि का संचरण नहीं हो पाता है।
67
Medium
$(i)$ यदि चंद्रमा पर किसी भी स्थान पर एक जोरदार विस्फोट होता है,तो भी वह पास के बिंदु पर सुनाई नहीं देगा। कारण बताइए।
$(ii)$ पदार्थ के माध्यम की प्रकृति और तापमान पर ध्वनि की गति की निर्भरता को संक्षेप में समझाइए।
$(iii)$ उन दो कारकों की पहचान करें जिन पर ध्वनि की प्रबलता (loudness) निर्भर करती है।

Solution

(N/A) $(i)$ ध्वनि को संचरण के लिए एक भौतिक माध्यम की आवश्यकता होती है और यह निर्वात (vacuum) से होकर नहीं गुजर सकती। चूंकि चंद्रमा पर कोई वायुमंडल नहीं है,इसलिए विस्फोट से उत्पन्न ध्वनि तरंगें पास के बिंदु तक नहीं पहुंच पाती हैं।
$(ii)$ ध्वनि की गति माध्यम की प्रत्यास्थता और घनत्व पर निर्भर करती है; यह आमतौर पर ठोस पदार्थों में सबसे अधिक,उसके बाद तरल पदार्थों में और गैसों में सबसे कम होती है। इसके अतिरिक्त,तापमान बढ़ने के साथ ध्वनि की गति बढ़ जाती है क्योंकि कणों की गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है,जिससे कंपन का संचरण तेजी से होता है।
$(iii)$ ध्वनि की प्रबलता मुख्य रूप से दो कारकों पर निर्भर करती है: $(1)$ ध्वनि तरंग का आयाम (Amplitude) और $(2)$ सुनने वाले के कान की संवेदनशीलता।
68
Medium
$(i)$ चमगादड़ अपने शिकार को पकड़ने के लिए पराश्रव्य तरंगों (ultrasonic waves) का उपयोग कैसे करते हैं? समझाइए।
$(ii)$ एक रडार सिग्नल एक हवाई जहाज से परावर्तित होता है और भेजे जाने के $2 \times 10^{-5} \text{ s}$ बाद प्राप्त होता है। यदि इन तरंगों की गति $3 \times 10^{8} \text{ m s}^{-1}$ है,तो हवाई जहाज कितनी दूर है?

Solution

(N/A) $(i)$ चमगादड़ उच्च आवृत्ति वाली पराश्रव्य तरंगें उत्सर्जित करते हैं। ये तरंगें शिकार से टकराकर वापस चमगादड़ तक परावर्तित होती हैं। परावर्तित प्रतिध्वनि के समय और प्रकृति का विश्लेषण करके,चमगादड़ अपने शिकार की स्थिति,दूरी और गति का सटीक पता लगा सकता है।
$(ii)$ दिया गया है:
रेडियो तरंगों की गति $(v)$ $= 3 \times 10^{8} \text{ m s}^{-1}$
कुल लिया गया समय $(t_{total})$ $= 2 \times 10^{-5} \text{ s}$
चूंकि सिग्नल हवाई जहाज तक जाता है और वापस आता है,इसलिए हवाई जहाज तक पहुँचने में लगा समय $(t)$ कुल समय का आधा होता है:
$t = t_{total} / 2 = (2 \times 10^{-5} \text{ s}) / 2 = 1 \times 10^{-5} \text{ s}$
दूरी $(d)$ $=$ गति $\times$ समय
$d = (3 \times 10^{8} \text{ m s}^{-1}) \times (1 \times 10^{-5} \text{ s})$
$d = 3 \times 10^{3} \text{ m} = 3000 \text{ m} = 3 \text{ km}$
अतः,हवाई जहाज $3 \text{ km}$ की दूरी पर है।
69
Medium
$(i)$ $SONAR$ (सोनार) का पूर्ण रूप क्या है?
$(ii)$ मनुष्यों के लिए ध्वनि की श्रव्य सीमा क्या है?
$(iii)$ चमगादड़ अंधेरी रात में अपना शिकार कैसे खोजते और पकड़ते हैं?

Solution

(N/A) $(i)$ $SONAR$ का पूर्ण रूप Sound Navigation And Ranging (साउंड नेविगेशन एंड रेंजिंग) है।
$(ii)$ मनुष्यों के लिए ध्वनि की श्रव्य सीमा $20 \,Hz$ से $20,000 \,Hz$ है।
$(iii)$ चमगादड़ उच्च आवृत्ति वाली पराश्रव्य (ultrasonic) ध्वनियाँ उत्पन्न करते हैं। ये ध्वनि तरंगें बाधाओं या शिकार से टकराकर वापस चमगादड़ के कानों तक पहुँचती हैं। इन परावर्तित तरंगों का विश्लेषण करके,चमगादड़ अपने शिकार की स्थिति का पता लगा लेते हैं और अंधेरे में रास्ता खोज लेते हैं।
70
Medium
$(i)$ बादलों की गड़गड़ाहट (thunder) के प्रतिध्वनन (reverberation) का क्या कारण है?
$(ii)$ एक पनडुब्बी पर लगा $SONAR$ उपकरण एक संकेत भेजता है और $5 \, s$ बाद उसकी प्रतिध्वनि प्राप्त करता है। यदि पनडुब्बी से वस्तु की दूरी $3625 \, m$ है,तो पानी में ध्वनि की गति की गणना करें।

Solution

(N/A) $(i)$ बादलों की गड़गड़ाहट का प्रतिध्वनन बादलों और पृथ्वी की सतह जैसी विभिन्न परावर्तक सतहों से ध्वनि तरंगों के क्रमिक और कई बार होने वाले परावर्तन के कारण होता है।
$(ii)$ दिया गया है:
पनडुब्बी से वस्तु की दूरी $(d)$ $= 3625 \, m$
संकेत द्वारा तय की गई कुल दूरी $(2d)$ $= 2 \times 3625 \, m = 7250 \, m$
लिया गया समय $(t)$ $= 5 \, s$
ध्वनि की गति $(v)$ $= \text{कुल दूरी} / \text{समय}$
$v = 7250 / 5$
$v = 1450 \, m \, s^{-1}$
अतः,पानी में ध्वनि की गति $1450 \, m \, s^{-1}$ है।
71
Medium
'अल्ट्रासाउंड' (पराश्रव्य ध्वनि) क्या है? समझाइए कि धातु के ब्लॉक में दोषों का पता अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके कैसे लगाया जा सकता है।

Solution

(N/A) अल्ट्रासाउंड उन ध्वनि तरंगों को कहते हैं जिनकी आवृत्ति $20 \ kHz$ से अधिक होती है।
धातु के ब्लॉकों में आंतरिक दरारों या छेदों जैसे दोषों का पता अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके लगाया जाता है। यह विधि इस सिद्धांत पर आधारित है कि ब्लॉक के अंदर की दरार या छेद अल्ट्रासोनिक तरंगों को अपने से होकर गुजरने नहीं देते हैं।
धात्विक ब्लॉकों में दोष का पता लगाने के लिए,अल्ट्रासोनिक ध्वनि का एक स्रोत ब्लॉक के एक फलक के सामने रखा जाता है और एक डिटेक्टर विपरीत फलक पर रखा जाता है।
अल्ट्रासोनिक तरंगें उत्पन्न की जाती हैं और उन्हें ब्लॉक के एक फलक से गुजारा जाता है और विपरीत फलक पर पता लगाया जाता है।
$(a)$ यदि अल्ट्रासोनिक तरंगें ब्लॉक के सभी भागों से बिना किसी रुकावट के गुजर जाती हैं,तो ब्लॉक में कोई दोष नहीं है।
$(b)$ यदि अल्ट्रासोनिक तरंगें विपरीत फलक तक नहीं पहुँचती हैं या दोष के कारण परावर्तित हो जाती हैं,तो यह इंगित करता है कि ब्लॉक में दोष (जैसे दरार या छेद) है।
Solution diagram
72
Medium
समझाइए कि मानव कान ध्वनि तरंगों को मस्तिष्क तक पहुँचाने में कैसे कार्य करता है।

Solution

(N/A) $1$. बाहरी कान $(PINNA)$ आसपास के वातावरण से ध्वनि तरंगों को एकत्रित करता है।
$2$. ये ध्वनि तरंगें श्रवण नलिका के माध्यम से कर्णपटल $(EARDRUM)$ तक पहुँचती हैं।
$3$. जब संपीड़न $(COMPRESSION)$ कर्णपटल तक पहुँचता है, तो दबाव बढ़ता है और यह अंदर की ओर धकेला जाता है। जब विरलन $(RAREFACTION)$ पहुँचता है, तो दबाव कम हो जाता है और यह बाहर की ओर खिंचता है। इस प्रकार कर्णपटल कंपन करता है।
$4$. ये कंपन मध्य कान की तीन छोटी हड्डियों $(MALLEUS, \text{ } INCUS, \text{ } STAPES)$ द्वारा कई गुना बढ़ा दिए जाते हैं।
$5$. मध्य कान इन प्रवर्धित दबाव परिवर्तनों को आंतरिक कान तक पहुँचाता है।
$6$. आंतरिक कान में, कर्णावर्त $(COCHLEA)$ इन दबाव परिवर्तनों को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करता है।
$7$. ये विद्युत संकेत श्रवण तंत्रिका के माध्यम से मस्तिष्क तक भेजे जाते हैं, जहाँ मस्तिष्क इनकी व्याख्या ध्वनि के रूप में करता है।
73
Medium
ध्वनि तरंग की आवृत्ति,आयाम और गति को परिभाषित कीजिए।

Solution

(N/A) आवृत्ति: प्रति इकाई समय में एक तरंग द्वारा पूरे किए गए दोलनों या चक्रों की संख्या को आवृत्ति कहा जाता है। इसका $SI$ मात्रक हर्ट्ज़ $(Hz)$ है।
आयाम: माध्यम के कणों का अपनी माध्य स्थिति से अधिकतम विस्थापन या विक्षोभ के परिमाण को आयाम कहा जाता है। इसे $A$ द्वारा दर्शाया जाता है।
गति: एक तरंग पर किसी बिंदु (जैसे संपीड़न या विरलन) द्वारा प्रति इकाई समय में तय की गई दूरी को तरंग की गति कहा जाता है। इसकी गणना $v = f \times \lambda$ के रूप में की जाती है,जहाँ $f$ आवृत्ति है और $\lambda$ तरंगदैर्घ्य है।
74
Easy
तरंग की आवृत्ति और आवर्तकाल के बीच संबंध बताइए। पानी की सतह पर उत्पन्न कंपनों की तरंगदैर्ध्य $2 \, cm$ है। यदि तरंग का वेग $16 \, m s^{-1}$ है, तो इसकी आवृत्ति और आवर्तकाल ज्ञात कीजिए।

Solution

(N/A) आवृत्ति $(v)$ और आवर्तकाल $(T)$ के बीच का संबंध $v = 1 / T$ है。
दिया गया है:
तरंगदैर्ध्य $(\lambda)$ = $2 \, cm = 2 \times 10^{-2} \, m$
तरंग का वेग $(V)$ = $16 \, m s^{-1}$
आवृत्ति $(v)$ ज्ञात करने के लिए:
सूत्र $V = v \lambda$ का उपयोग करने पर, हमें प्राप्त होता है $v = V / \lambda$.
$v = 16 / (2 \times 10^{-2}) = 8 \times 10^2 = 800 \, Hz$.
आवर्तकाल $(T)$ ज्ञात करने के लिए:
सूत्र $T = 1 / v$ का उपयोग करने पर。
$T = 1 / 800 = 0.00125 \, s$ या $1.25 \times 10^{-3} \, s$.
75
Medium
प्रतिध्वनि (Echo) को परिभाषित कीजिए। ध्वनि की चाल, ध्वनि के स्रोत से परावर्तक सतह की दूरी और प्रतिध्वनि के समय के बीच गणितीय संबंध स्थापित कीजिए।

Solution

(N/A) प्रतिध्वनि वह घटना है जिसमें किसी दूर स्थित वस्तु से परावर्तन के बाद ध्वनि की पुनरावृत्ति सुनाई देती है, जब स्रोत से उत्पन्न मूल ध्वनि समाप्त हो जाती है।
मान लीजिए कि प्रतिध्वनि सुनने में लगा समय $t$ है। ध्वनि के स्रोत और परावर्तक सतह के बीच की दूरी $d$ है और ध्वनि की चाल $V$ है।
चूंकि ध्वनि स्रोत से परावर्तक सतह तक जाती है और वापस आती है, इसलिए ध्वनि द्वारा तय की गई कुल दूरी $2d$ है।
सूत्र का उपयोग करते हुए: $\text{चाल} = \frac{\text{कुल दूरी}}{\text{कुल समय}}$
हमें प्राप्त होता है: $V = \frac{2d}{t}$
दूरी $d$ ज्ञात करने के लिए सूत्र को व्यवस्थित करने पर, हमें मिलता है: $d = \frac{V \times t}{2}$
76
Medium
$(a)$ एक लड़का पत्थर से एक लंबी पाइप के एक सिरे पर प्रहार करता है। दूसरा लड़का जो अपना कान पाइप के दूसरे सिरे के पास रखता है,उसे थोड़े समय के अंतराल में दो आवाजें सुनाई देती हैं। कारण स्पष्ट कीजिए।
$(b)$ अल्ट्रासोनिक्स के दो उपयोग लिखिए।

Solution

(N/A) जब एक लड़का लोहे की पाइप पर प्रहार करता है,तो ध्वनि उत्पन्न होती है। उत्पन्न ध्वनि तरंगें हवा और पाइप के पदार्थ दोनों के माध्यम से यात्रा करती हैं। चूंकि लोहे में ध्वनि की गति हवा में ध्वनि की गति से काफी अधिक होती है,इसलिए ध्वनि हवा की तुलना में लोहे की पाइप से तेजी से यात्रा करती है। इसलिए,पाइप के दूसरे सिरे पर मौजूद लड़के को दो अलग-अलग आवाजें सुनाई देती हैं: एक जो लोहे की पाइप के माध्यम से यात्रा करके पहले पहुंची और दूसरी जो हवा के माध्यम से यात्रा करके बाद में पहुंची।
$(b)$ अल्ट्रासोनिक तरंगों के दो उपयोग इस प्रकार हैं:
$(i)$ इनका उपयोग $SONAR$ (साउंड नेविगेशन एंड रेंजिंग) की मदद से समुद्र की गहराई निर्धारित करने के लिए किया जाता है।
$(ii)$ इनका उपयोग मानव शरीर में बीमारियों के निदान के लिए (जैसे अल्ट्रासोनोग्राफी) किया जाता है।
77
Medium
$(a)$ औसत मानव कान के लिए श्रव्य सीमा (audible range) क्या है?
$(b)$ समझाइए कि अल्ट्रासाउंड का उपयोग सर्पिल ट्यूबों और इलेक्ट्रॉनिक घटकों को साफ करने के लिए कैसे किया जाता है?

Solution

(N/A) औसत मानव कान के लिए श्रव्य सीमा $20 \, Hz$ से $20,000 \, Hz$ है।
$(b)$ अल्ट्रासाउंड का उपयोग सफाई के लिए किया जाता है,जिसमें वस्तुओं (जैसे सर्पिल ट्यूब या इलेक्ट्रॉनिक घटक) को सफाई के घोल में रखा जाता है। जब अल्ट्रासाउंड तरंगें घोल से होकर गुजरती हैं,तो उच्च आवृत्ति के कारण धूल,ग्रीस और गंदगी के कण सतहों से अलग हो जाते हैं। ये कण नीचे गिर जाते हैं,जिससे घटक पूरी तरह से साफ हो जाते हैं।
78
Medium
$(a)$ निर्वात कक्ष (vacuum chamber) के अंदर बजता हुआ मोबाइल बाहर सुनाई नहीं देता है। क्यों?
$(b)$ अनुप्रस्थ तरंग (transverse wave) को ग्राफ़ द्वारा प्रदर्शित कीजिए।
$(c)$ ध्वनि की प्रबलता (loudness) से क्या तात्पर्य है? यह किस कारक पर निर्भर करती है?

Solution

(N/A) ध्वनि एक यांत्रिक तरंग है और इसे संचरण के लिए एक भौतिक माध्यम (जैसे हवा,पानी या स्टील) की आवश्यकता होती है। चूंकि निर्वात कक्ष में ध्वनि तरंगों के कंपन को संचारित करने के लिए कोई कण नहीं होते हैं,इसलिए ध्वनि मोबाइल से बाहर नहीं जा सकती है।
$(b)$ अनुप्रस्थ तरंग को एक ज्यावक्रीय (sinusoidal) ग्राफ़ द्वारा दर्शाया जाता है,जिसमें संचरण की दिशा के साथ श्रृंग (अधिकतम धनात्मक विस्थापन के बिंदु) और गर्त (अधिकतम ऋणात्मक विस्थापन के बिंदु) दिखाई देते हैं।
$(c)$ प्रबलता ध्वनि की तीव्रता के प्रति कान की प्रतिक्रिया का एक शारीरिक माप है। यह मुख्य रूप से माध्यम के कंपन करने वाले कणों के आयाम (amplitude) पर निर्भर करती है। आयाम जितना अधिक होगा,ध्वनि उतनी ही प्रबल होगी।
Solution diagram
79
MediumMCQ
$(a)$ ध्वनि तरंगों को यांत्रिक तरंगें क्यों कहा जाता है? इन तरंगों के परावर्तन के दो व्यावहारिक अनुप्रयोगों की सूची बनाइए।
$(b)$ एक पत्थर को $125 \ m$ ऊंचे टॉवर की चोटी से टॉवर के आधार पर स्थित पानी के तालाब में गिराया जाता है। चोटी पर छपछपाहट की आवाज कब सुनाई देगी? $(g = 10 \ m s^{-2}$ और ध्वनि की गति $= 340 \ m s^{-1})$
A
$(a)$ Why are sound waves called mechanical waves? List two practical applications of reflection of these waves.
B
$(b)$ $A$ stone is dropped from the top of a tower $125 \ m$ high into a pond of water at the base of the tower. When is the splash heard at the top? $(g = 10 \ m s^{-2}$ and speed of sound $= 340 \ m s^{-1})$

Solution

(D) ध्वनि तरंगों को यांत्रिक तरंगें कहा जाता है क्योंकि उन्हें संचरण के लिए एक भौतिक माध्यम की आवश्यकता होती है और वे माध्यम के कणों के अपने माध्य स्थिति के चारों ओर कंपन से उत्पन्न होती हैं।
ध्वनि के परावर्तन के दो व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं:
$(i)$ मेगाफोन: बहु-परावर्तन द्वारा ध्वनि तरंगों को एक विशिष्ट दिशा में भेजने के लिए उपयोग किया जाता है।
$(ii)$ स्टेथोस्कोप: डॉक्टरों द्वारा नली के माध्यम से ध्वनि के बहु-परावर्तन द्वारा हृदय की धड़कन सुनने के लिए उपयोग किया जाता है।
$(b)$ मान लीजिए कि पत्थर को पानी की सतह तक पहुँचने में लगा समय $t_1$ है और ध्वनि को वापस चोटी तक पहुँचने में लगा समय $t_2$ है।
पत्थर के गिरने के लिए: $S = ut + \frac{1}{2}gt^2$
$125 = 0 + \frac{1}{2} \times 10 \times t_1^2$
$125 = 5t_1^2 \implies t_1^2 = 25 \implies t_1 = 5 \ s$
ध्वनि के वापस आने के लिए: $t_2 = \frac{\text{दूरी}}{\text{गति}} = \frac{125}{340} \approx 0.37 \ s$
छपछपाहट की आवाज सुनने में लगा कुल समय $= t_1 + t_2 = 5 + 0.37 = 5.37 \ s$.
80
Difficult
$SONAR$ क्या है? इसका उपयोग किस लिए किया जाता है? इसकी कार्यप्रणाली को संक्षेप में समझाइए।

Solution

(N/A) $SONAR$ का अर्थ है Sound Navigation and Ranging। यह एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग समुद्र की गहराई निर्धारित करने और पानी के नीचे की वस्तुओं जैसे चट्टानों,पनडुब्बियों,डूबे हुए जहाजों आदि का पता लगाने के लिए किया जाता है।
कार्यप्रणाली:
इस विधि में,जहाज पर लगे एक ट्रांसमीटर से शक्तिशाली पराश्रव्य (ultrasonic) तरंगें समुद्र के तल की ओर भेजी जाती हैं। ये पराश्रव्य तरंगें समुद्र के तल से टकराने के बाद परावर्तित होकर वापस आती हैं और जहाज पर लगे डिटेक्टर (रिसीवर) द्वारा प्राप्त कर ली जाती हैं।
पराश्रव्य तरंगों के प्रेषण और अभिग्रहण के बीच के समयांतराल $t$ को नोट किया जाता है।
यदि $V$ समुद्री जल में ध्वनि की गति है,तो ध्वनि तरंग द्वारा तय की गई कुल दूरी $2d$ (तल तक जाने और वापस आने के लिए) $2d = V \times t$ द्वारा दी जाती है।
अतः,समुद्र की गहराई $d$ को $d = (V \times t) / 2$ द्वारा ज्ञात किया जाता है।
Solution diagram
81
MediumMCQ
एक जहाज अल्ट्रासाउंड तरंगें भेजता है जो समुद्र के तल से परावर्तित होकर $4 \, s$ बाद वापस आती हैं। यदि समुद्री जल में अल्ट्रासाउंड की गति $1550 \, m \, s^{-1}$ है,तो जहाज से समुद्र के तल की दूरी ज्ञात कीजिए। ($, m$ में)
A
$3100$
B
$1550$
C
$6200$
D
$775$

Solution

(A) दिया गया है:
प्रतिध्वनि (echo) को वापस आने में लगा समय,$t = 4 \, s$.
समुद्री जल में अल्ट्रासाउंड की गति,$v = 1550 \, m \, s^{-1}$.
अल्ट्रासाउंड तरंगें जहाज से समुद्र के तल तक जाती हैं और वहां से परावर्तित होकर वापस जहाज तक आती हैं। अतः,तय की गई कुल दूरी $2d$ है,जहाँ $d$ जहाज से समुद्र के तल की दूरी है।
सूत्र का उपयोग करने पर: $\text{दूरी} = \text{गति} \times \text{समय}$.
$2d = v \times t$
$2d = 1550 \, m \, s^{-1} \times 4 \, s$
$2d = 6200 \, m$
$d = 6200 / 2 = 3100 \, m$.
अतः,जहाज से समुद्र के तल की दूरी $3100 \, m$ या $3.1 \, km$ है।
82
Medium
ध्वनि की निम्नलिखित विशेषताओं को परिभाषित कीजिए:
$(a)$
$(i)$ तारत्व (Pitch)
$(ii)$ प्रबलता (Loudness)
$(iii)$ गुणवत्ता या टिमब्रे (Quality or Timbre)
$(b)$ एक लड़का $3 \, s$ बाद अपनी प्रतिध्वनि सुनता है। लड़के से परावर्तक सतह की दूरी ज्ञात कीजिए। हवा में ध्वनि की गति $342 \, m s^{-1}$ है।

Solution

(N/A)
$(i)$ तारत्व (Pitch): यह ध्वनि की वह विशेषता है जो तीखी और भारी ध्वनि के बीच अंतर करने में मदद करती है। तारत्व ध्वनि तरंग की आवृत्ति पर निर्भर करता है।
$(ii)$ प्रबलता (Loudness): यह ध्वनि की वह विशेषता है जो तेज ध्वनि और धीमी ध्वनि के बीच अंतर करने में मदद करती है। यह ध्वनि तरंग के आयाम द्वारा निर्धारित होती है।
$(iii)$ गुणवत्ता या टिमब्रे: यह ध्वनि की वह विशेषता है जो हमें विभिन्न स्रोतों से उत्पन्न ध्वनियों के बीच अंतर करने की अनुमति देती है,भले ही उनकी पिच और प्रबलता समान हो। यह हमें स्रोत को पहचानने में मदद करती है,जैसे कि तबला या गिटार।
$(b)$ दिया गया है:
ध्वनि की गति $(v)$ = $342 \, m s^{-1}$
लिया गया समय $(t)$ = $3 \, s$
माना कि परावर्तक सतह की दूरी $d$ है।
ध्वनि द्वारा परावर्तक सतह तक पहुँचने और वापस आने में तय की गई कुल दूरी $2d$ है।
सूत्र का उपयोग करते हुए: $2d = v \times t$
$2d = 342 \times 3$
$2d = 1026$
$d = 1026 / 2 = 513 \, m$
अतः,परावर्तक सतह की दूरी $513 \, m$ है।
83
Medium
प्रतिध्वनि (Echo) क्या है? हम किसी तीक्ष्ण ध्वनि की प्रतिध्वनि स्पष्ट रूप से कब सुन सकते हैं? हम छोटे हॉल में प्रतिध्वनि क्यों नहीं सुन सकते?

Solution

(N/A) प्रतिध्वनि किसी बाधा से ध्वनि तरंगों के परावर्तन के कारण ध्वनि की पुनरावृत्ति की घटना है।
स्पष्ट प्रतिध्वनि सुनने के लिए,बाधा को स्रोत से पर्याप्त दूरी पर स्थित होना चाहिए।
श्रवण की दृढ़ता (persistence of hearing) के कारण,मूल ध्वनि और परावर्तित ध्वनि को सुनने वाले तक कम से कम $0.1 \, s$ $(1/10 \, s)$ के समय अंतराल के साथ पहुँचना चाहिए।
यदि $d$ परावर्तक सतह की स्रोत से न्यूनतम दूरी है,तो ध्वनि द्वारा तय की गई कुल दूरी $2d$ होगी। ध्वनि की गति $V \approx 340 \, m/s$ मानते हुए,लिया गया समय $t = 2d / V$ होता है।
$t = 0.1 \, s$ रखने पर,$d = (V \times t) / 2 = (340 \times 0.1) / 2 = 17 \, m$ प्राप्त होता है।
अतः,स्पष्ट प्रतिध्वनि सुनने के लिए आवश्यक न्यूनतम दूरी $17 \, m$ है।
छोटे हॉल में,स्रोत और परावर्तक दीवारों के बीच की दूरी $17 \, m$ से कम होती है,इसलिए परावर्तित ध्वनि श्रवण की दृढ़ता समाप्त होने से पहले ही सुनने वाले तक पहुँच जाती है,जिससे ध्वनि मूल ध्वनि के साथ मिल जाती है और अलग प्रतिध्वनि के रूप में सुनाई नहीं देती है।
84
Medium
$(a)$ बादलों की गड़गड़ाहट (thunder) के कारण सुनाई देने वाली ध्वनि का क्या कारण है?
$(b)$ मानव कान के लिए श्रव्य सीमा (audible range) बताइए।
$(c)$ अवश्रव्य (infrasonic) और पराश्रव्य (ultrasonic) तरंगें क्या हैं?

Solution

(N/A) बादलों की गड़गड़ाहट बादलों और पृथ्वी की सतह जैसी विभिन्न परावर्तक सतहों से ध्वनि तरंगों के बार-बार परावर्तन के कारण होती है।
$(b)$ मानव कान के लिए श्रव्य सीमा $20 \, Hz$ से $20,000 \, Hz$ $(20 \, kHz)$ है।
$(c)$ $20 \, Hz$ से कम आवृत्ति वाली ध्वनि तरंगों को अवश्रव्य (infrasonic) तरंगें कहा जाता है,जबकि $20,000 \, Hz$ $(20 \, kHz)$ से अधिक आवृत्ति वाली ध्वनि तरंगों को पराश्रव्य (ultrasonic) तरंगें कहा जाता है।
85
Medium
$20 \,kHz$ से अधिक आवृत्ति वाली ध्वनि तरंगें मानव कान के लिए श्रव्य नहीं होती हैं। इस कथन के संदर्भ में निम्नलिखित के उत्तर दें:
$(i)$ ऐसी ध्वनि के लिए किस शब्द का प्रयोग किया जाता है?
$(ii)$ इस सीमा में ध्वनि उत्पन्न करने वाले दो जीवों के नाम बताइए।
$(iii)$ ऐसी तरंग का एक अनुप्रयोग लिखिए।

Solution

(N/A) $(i)$ $20 \,kHz$ से अधिक आवृत्ति वाली ध्वनि तरंगों के लिए 'अल्ट्रासाउंड' (पराश्रव्य ध्वनि) शब्द का प्रयोग किया जाता है।
$(ii)$ अल्ट्रासाउंड उत्पन्न करने वाले और उसका उपयोग करने वाले दो जीव डॉल्फिन और चमगादड़ हैं।
$(iii)$ अल्ट्रासाउंड का एक महत्वपूर्ण अनुप्रयोग मेडिकल अल्ट्रासाउंड स्कैनिंग (अल्ट्रासोनोग्राफी) है, जिसका उपयोग शरीर की आंतरिक संरचनाओं को देखने के लिए किया जाता है।
86
Medium
कम तारत्व (low-pitched) और उच्च तारत्व (high-pitched) वाली ध्वनि के लिए ध्वनि तरंगें बनाइए। अल्ट्रासोनोग्राफी का एक उपयोग लिखिए। कौन सा तरंग गुण तारत्व (pitch) निर्धारित करता है?

Solution

(N/A) आरेख कम तारत्व और उच्च तारत्व वाली ध्वनियों के लिए तरंग आकृतियों को दर्शाता है। कम तारत्व वाली ध्वनि की आवृत्ति कम होती है (प्रति इकाई समय में कम तरंगें),जबकि उच्च तारत्व वाली ध्वनि की आवृत्ति अधिक होती है (प्रति इकाई समय में अधिक तरंगें)।
$(b)$ अल्ट्रासोनोग्राफी का उपयोग गर्भावस्था के दौरान भ्रूण की चिकित्सा जांच के लिए किया जाता है ताकि जन्मजात दोषों और विकास संबंधी असामान्यताओं का पता लगाया जा सके।
$(c)$ आवृत्ति (Frequency) वह तरंग गुण है जो ध्वनि के तारत्व (pitch) को निर्धारित करता है।
Solution diagram
87
Easy
$(a)$ निम्नलिखित में से कौन सी आवृत्तियाँ मानव कानों के लिए श्रव्य हैं: $2 \, Hz$,$5 \, Hz$,$20 \, Hz$,$200 \, Hz$,$2000 \, Hz$?
$(b)$ कुछ परिवारों के पतंगे (moths) पकड़ से बचने में कैसे सक्षम होते हैं?

Solution

(A) मानव कानों के लिए श्रव्य सीमा $20 \, Hz$ से $20,000 \, Hz$ तक होती है। इसलिए,$20 \, Hz$,$200 \, Hz$ और $2000 \, Hz$ आवृत्तियाँ मानव कानों के लिए श्रव्य हैं।
$(b)$ कुछ परिवारों के पतंगे चमगादड़ों द्वारा उत्सर्जित उच्च-आवृत्ति वाली अल्ट्रासोनिक तरंगों को सुनने में सक्षम होते हैं। जब वे इन ध्वनियों का पता लगाते हैं,तो वे बचाव के लिए पैंतरेबाज़ी करते हैं या जमीन पर गिर जाते हैं ताकि वे चमगादड़ों द्वारा पकड़े न जाएं। इसके अतिरिक्त,कुछ पतंगों ने ऐसी संरचनाएं विकसित की हैं जो चमगादड़ों द्वारा उनकी ओर भेजे गए अल्ट्रासाउंड को परावर्तित नहीं करती हैं,जिससे वे प्रभावी रूप से चमगादड़ के इकोलोकेशन के लिए 'अदृश्य' हो जाते हैं।
88
Medium
एक संगीत वाद्ययंत्र द्वारा उत्पन्न ध्वनि आपके कानों तक कैसे पहुँचती है? चंद्रमा पर एक-दूसरे से बात करने के लिए अंतरिक्ष यात्रियों को रेडियो ट्रांसमीटर की आवश्यकता होती है। क्यों?

Solution

(N/A) संगीत वाद्ययंत्र द्वारा उत्पन्न ध्वनि हवा के अणुओं को कंपन करने के लिए प्रेरित करती है। ये कंपन हवा के अणुओं के माध्यम से एक से दूसरे अणु तक तब तक आगे बढ़ते हैं जब तक कि वे हमारे कानों तक नहीं पहुँच जाते। कान तक पहुँचने पर,ये कंपन कान के पर्दे को कंपित करते हैं,जिसे हम ध्वनि के रूप में महसूस करते हैं। चूंकि ध्वनि एक यांत्रिक तरंग है जिसे संचरण के लिए एक भौतिक माध्यम (जैसे हवा,पानी या ठोस) की आवश्यकता होती है,इसलिए यह अंतरिक्ष के निर्वात (vacuum) में यात्रा नहीं कर सकती है। चूंकि चंद्रमा पर कोई वायुमंडल नहीं है (निर्वात है),इसलिए ध्वनि अंतरिक्ष यात्रियों के बीच यात्रा नहीं कर सकती है। इसलिए,वे रेडियो ट्रांसमीटर का उपयोग करते हैं,जो विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उपयोग करते हैं जिन्हें संचरण के लिए किसी माध्यम की आवश्यकता नहीं होती है।
89
Medium
आरेख की सहायता से समझाइए कि अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके धातु के ब्लॉक में दोषों का पता कैसे लगाया जा सकता है।

Solution

(N/A) अल्ट्रासाउंड का उपयोग धातु के ब्लॉकों में दरारों और खामियों का पता लगाने के लिए किया जा सकता है। धातु के घटकों का उपयोग आमतौर पर इमारतों,पुलों,मशीनों और वैज्ञानिक उपकरणों जैसी बड़ी संरचनाओं के निर्माण में किया जाता है।
धातु के ब्लॉकों के अंदर की दरारें या छेद,जो बाहर से दिखाई नहीं देते हैं,संरचना की मजबूती को कम कर देते हैं।
इनका पता लगाने के लिए,अल्ट्रासोनिक तरंगों को धातु के ब्लॉक से गुजारा जाता है और प्रेषित तरंगों को प्राप्त करने के लिए विपरीत दिशा में डिटेक्टर लगाए जाते हैं।
यदि कोई छोटी सी भी खामी या दोष होता है,तो अल्ट्रासाउंड तरंगें दोष की सीमा से टकराकर वापस परावर्तित हो जाती हैं,जो आरेख में दिखाए अनुसार दोष की उपस्थिति का संकेत देती हैं।
Solution diagram
90
Medium
$(a)$ चिकित्सा के क्षेत्र में अल्ट्रासाउंड के तीन उपयोगों का संक्षेप में उल्लेख कीजिए।
$(b)$ एक स्थिर जहाज समुद्र तल से $2800 \ m$ की दूरी पर है। जहाज समुद्र तल पर एक अल्ट्रासाउंड संकेत भेजता है और इसकी प्रतिध्वनि $4 \ s$ बाद सुनाई देती है। पानी में ध्वनि की गति ज्ञात कीजिए।

Solution

(N/A) चिकित्सा में अल्ट्रासाउंड के तीन उपयोग निम्नलिखित हैं:
$(i)$ इकोकार्डियोग्राफी: हृदय के विभिन्न भागों से अल्ट्रासोनिक तरंगों को परावर्तित करके हृदय की छवि बनाई जाती है।
$(ii)$ अल्ट्रासाउंड स्कैनिंग: इसका उपयोग मानव शरीर के आंतरिक अंगों जैसे यकृत,पित्ताशय,गर्भाशय और गुर्दे की छवियों को प्राप्त करने के लिए किया जाता है ताकि पथरी या ट्यूमर जैसी असामान्यताओं का पता लगाया जा सके।
$(iii)$ भ्रूण की जांच: गर्भावस्था के दौरान भ्रूण के विकास की निगरानी करने और जन्मजात दोषों का पता लगाने के लिए अल्ट्रासोनोग्राफी का उपयोग किया जाता है।
$(b)$ दिया गया है: दूरी $(S) = 2800 \ m$,समय $(t) = 4 \ s$.
ध्वनि समुद्र तल तक जाती है और वापस आती है,इसलिए तय की गई कुल दूरी $2S$ है।
गति $(V) = \frac{\text{कुल दूरी}}{\text{कुल समय}} = \frac{2S}{t} = \frac{2 \times 2800 \ m}{4 \ s} = 1400 \ m/s$.
अतः,पानी में ध्वनि की गति $1400 \ m/s$ है।
91
Medium
निम्नलिखित के उत्तर दीजिए:
$(i)$ क्या अनुप्रस्थ तरंगें गैसों में यात्रा कर सकती हैं?
$(ii)$ क्या अनुदैर्ध्य तरंगें ठोस,द्रव और गैस तीनों में यात्रा कर सकती हैं?
$(iii)$ किसी क्षण पर एक बिंदु पर संपीड़न बनता है। कितने समय बाद $(a)$ विरलन $(b)$ संपीड़न उसी बिंदु पर बनेगा?

Solution

(N/A) $(i)$ नहीं,अनुप्रस्थ तरंगें गैसों में यात्रा नहीं कर सकती हैं क्योंकि गैसों में दृढ़ता का गुण नहीं होता है (शियर मापांक शून्य होता है)।
$(ii)$ हाँ,अनुदैर्ध्य तरंगें ठोस,द्रव और गैस में यात्रा कर सकती हैं क्योंकि वे दबाव में बदलाव और घनत्व में परिवर्तन पर निर्भर करती हैं।
$(iii)$ मान लीजिए $T$ तरंग का आवर्तकाल है:
$(a)$ $T / 2$ समय अंतराल के बाद उसी बिंदु पर विरलन बनेगा।
$(b)$ $T$ समय अंतराल के बाद उसी बिंदु पर संपीड़न बनेगा।
92
Medium
अनुदैर्ध्य तरंगों और अनुप्रस्थ तरंगों के बीच चार अंतर बताइए। प्रत्येक का एक उदाहरण दीजिए।

Solution

(N/A)
अनुदैर्ध्य तरंगें अनुप्रस्थ तरंगें
$1$. माध्यम के कण तरंग संचरण की दिशा के समानांतर कंपन करते हैं। $1$. माध्यम के कण तरंग संचरण की दिशा के लंबवत कंपन करते हैं।
$2$. ये ठोस,द्रव और गैस तीनों माध्यमों में यात्रा कर सकती हैं। $2$. ये केवल ठोस माध्यमों और द्रव की सतह पर ही यात्रा कर सकती हैं।
$3$. इनमें संपीडन और विरलन के क्षेत्र बनते हैं। $3$. इनमें श्रृंग और गर्त बनते हैं।
$4$. इनका ध्रुवीकरण नहीं किया जा सकता है। $4$. इनका ध्रुवीकरण किया जा सकता है।
उदाहरण: हवा में ध्वनि तरंगें। उदाहरण: तनी हुई डोरी में उत्पन्न कंपन।
93
Medium
$(a)$ ध्वनि तरंगों के परावर्तन के दो व्यावहारिक अनुप्रयोगों का उल्लेख कीजिए।
$(b)$ मानव कान में ध्वनि तरंग में होने वाले दबाव के परिवर्तनों को कैसे प्रवर्धित (amplify) किया जाता है?
$(c)$ एक रिपल टैंक में,प्रति सेकंड $10$ तरंगें उत्पन्न होती हैं। यदि एक गर्त (trough) और एक निकटवर्ती श्रृंग (crest) के बीच की दूरी $12 \, cm$ है,तो तरंग की आवृत्ति,तरंगदैर्ध्य और वेग की गणना कीजिए।

Solution

(N/A) ध्वनि तरंगों के परावर्तन के दो व्यावहारिक अनुप्रयोग मेगाफोन और स्टेथोस्कोप हैं।
$(b)$ मानव कान में,ध्वनि तरंग में दबाव के परिवर्तनों को मध्य कान की तीन छोटी हड्डियों द्वारा प्रवर्धित किया जाता है: हथौड़ा (hammer),निहाई (anvil) और रकाब (stirrup)।
$(c)$ दिया गया है:
आवृत्ति $(f) = 10 \, Hz$ (चूंकि प्रति सेकंड $10$ तरंगें उत्पन्न होती हैं)।
गर्त और निकटवर्ती श्रृंग के बीच की दूरी $= 12 \, cm$।
चूंकि एक श्रृंग और निकटवर्ती गर्त के बीच की दूरी तरंगदैर्ध्य की आधी $(\lambda/2)$ होती है,इसलिए $\lambda/2 = 12 \, cm$,जिसका अर्थ है कि $\lambda = 24 \, cm$।
वेग $(v) = \text{तरंगदैर्ध्य} \times \text{आवृत्ति} = 24 \, cm \times 10 \, Hz = 240 \, cm/s$।
94
Difficult
$(a)$ ध्वनि की तीव्रता (intensity of sound) से क्या तात्पर्य है?
$(b)$ प्रतिध्वनि (echo) स्पष्ट रूप से सुनाई देने के लिए आवश्यक शर्तें बताइए।
$(c)$ एक गेंद को $44.1 \, m$ की ऊँचाई से एक तालाब में गिराया जाता है। गेंद गिराने के $3.13 \, s$ बाद पानी में गिरने की ध्वनि सुनाई देती है। हवा में ध्वनि का वेग ज्ञात कीजिए।

Solution

(C) ध्वनि की तीव्रता को ध्वनि के प्रसार की दिशा के लंबवत प्रति इकाई क्षेत्रफल से प्रति इकाई समय में गुजरने वाली ध्वनि ऊर्जा की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है।
$(b)$ प्रतिध्वनि स्पष्ट रूप से सुनाई देने के लिए शर्तें:
$(i)$ मूल ध्वनि और परावर्तित ध्वनि के बीच का समय अंतराल कम से कम $0.1 \, s$ होना चाहिए।
$(ii)$ ध्वनि के स्रोत और अवरोध के बीच की न्यूनतम दूरी लगभग $17 \, m$ होनी चाहिए।
$(c)$ दिया गया है: ऊँचाई $h = 44.1 \, m$,प्रारंभिक वेग $u = 0$,गुरुत्वीय त्वरण $g = 9.8 \, m \, s^{-2}$।
चरण $1$: $S = ut + \frac{1}{2}gt^2$ का उपयोग करके गेंद को पानी की सतह तक पहुँचने में लगा समय ज्ञात करें।
$44.1 = 0 \times t + \frac{1}{2} \times 9.8 \times t^2$
$44.1 = 4.9 \times t^2$
$t^2 = \frac{44.1}{4.9} = 9$
$t = 3 \, s$.
चरण $2$: ध्वनि को प्रेक्षक तक वापस पहुँचने में लगा समय ज्ञात करें।
कुल समय = $3.13 \, s$.
ध्वनि के लिए समय = $3.13 - 3 = 0.13 \, s$.
चरण $3$: ध्वनि का वेग ज्ञात करें।
$V = \frac{\text{दूरी}}{\text{समय}} = \frac{44.1 \, m}{0.13 \, s} \approx 339.23 \, m \, s^{-1}$.
95
Difficult
मानव कान के श्रवण भागों का नामांकित चित्र बनाइए और समझाइए कि मानव कान कैसे कार्य करता है।

Solution

(N/A) मानव कान मुख्य रूप से तीन भागों से बना होता है: $(i)$ बाह्य कान,$(ii)$ मध्य कान,और $(iii)$ आंतरिक कान।
$1$. बाह्य कान: बाह्य कान,जिसे कर्णपल्लव (pinna) कहा जाता है,आसपास के वातावरण से ध्वनि तरंगों को एकत्र करता है। ये ध्वनि तरंगें श्रवण नलिका से होकर कर्णपटह (eardrum) तक पहुँचती हैं।
$2$. मध्य कान: जब ध्वनि तरंगें कर्णपटह से टकराती हैं,तो यह कंपन करने लगता है। ये कंपन मध्य कान में स्थित तीन छोटी हड्डियों (हथौड़ा,निहाई और रकाब) द्वारा प्रवर्धित (amplified) किए जाते हैं।
$3$. आंतरिक कान: प्रवर्धित दबाव तरंगें आंतरिक कान में भेजी जाती हैं। कर्णावर्त (cochlea) में,इन दबाव परिवर्तनों को बाल कोशिकाओं द्वारा विद्युत संकेतों में परिवर्तित किया जाता है। ये संकेत श्रवण तंत्रिका के माध्यम से मस्तिष्क तक भेजे जाते हैं,जहाँ इनकी व्याख्या ध्वनि के रूप में की जाती है।
Solution diagram
96
Medium
निम्नलिखित पदों को परिभाषित कीजिए और उनके $SI$ मात्रक बताइए:
$(a)$ तरंगदैर्घ्य $(b)$ आवर्तकाल $(c)$ आयाम।
संबंध $V = v \lambda$ स्थापित कीजिए,जहाँ प्रतीकों के सामान्य अर्थ हैं।

Solution

(N/A) तरंगदैर्घ्य: माध्यम का कण एक कंपन पूरा करने में जितना समय लेता है,उस समय में तरंग द्वारा तय की गई दूरी को तरंगदैर्घ्य कहते हैं। इसे $\lambda$ द्वारा दर्शाया जाता है। इसका $SI$ मात्रक मीटर $(m)$ है।
$(b)$ आवर्तकाल: एक कंपन पूरा करने में कंपन करने वाले कण द्वारा लिए गए समय को आवर्तकाल कहते हैं। इसे $T$ द्वारा दर्शाया जाता है। इसका $SI$ मात्रक सेकंड $(s)$ है।
$(c)$ आयाम: कंपन करने वाले कण का माध्य स्थिति के दोनों ओर उत्पन्न अधिकतम विस्थापन को आयाम कहते हैं। इसे $A$ द्वारा दर्शाया जाता है। इसका $SI$ मात्रक मीटर $(m)$ है।
संबंध $V = v \lambda$ की व्युत्पत्ति:
हम जानते हैं कि तरंगदैर्घ्य $\lambda$ वह दूरी है जो तरंग द्वारा उस समय में तय की जाती है जब माध्यम का एक कण एक कंपन पूरा करता है,अर्थात $T$ समय में।
तरंग का वेग $(V)$ इस प्रकार परिभाषित है:
$V = \frac{\text{तरंग द्वारा तय की गई दूरी}}{\text{लिया गया समय}} = \frac{\lambda}{T}$
चूंकि आवृत्ति $v = \frac{1}{T}$,इसलिए इस मान को समीकरण में रखने पर:
$V = v \lambda$
97
Medium
$(a)$ ध्वनि एक माध्यम से कैसे प्रसारित होती है?
$(b)$ ध्वनि तरंग को ग्राफिक रूप में प्रदर्शित करें और इसमें श्रृंग (crest),गर्त (trough),तरंगदैर्ध्य (wavelength) और आयाम (amplitude) का उल्लेख करें।
$(c)$ ध्वनि तरंगों को अनुदैर्ध्य तरंगें (longitudinal waves) क्यों कहा जाता है?

Solution

(N/A) जब किसी माध्यम में ध्वनि तरंग उत्पन्न होती है,तो यह माध्यम के कणों को कंपन करने के लिए प्रेरित करती है। उदाहरण के लिए,एक स्पीकर के डायाफ्राम के कंपन पर विचार करें। जैसे ही डायाफ्राम बाहर की ओर कंपन करता है,यह उच्च दबाव का एक क्षेत्र बनाता है जिसे संपीड़न (compression) कहा जाता है,जो माध्यम से होकर गुजरता है। जब डायाफ्राम अंदर की ओर गति करता है,तो यह कम दबाव का एक क्षेत्र बनाता है जिसे विरलन (rarefaction) कहा जाता है। इस प्रकार,ध्वनि माध्यम में संपीड़न और विरलन की एक श्रृंखला के रूप में यात्रा करती है।
$(b)$ ध्वनि तरंग का ग्राफिक निरूपण नीचे दिखाया गया है:
(घनत्व/दबाव बनाम दूरी दिखाने वाले ग्राफ के लिए दी गई छवि देखें,जिसमें श्रृंग,गर्त,तरंगदैर्ध्य $\lambda$ और आयाम $A$ चिह्नित हैं।)
$(c)$ ध्वनि तरंगों को अनुदैर्ध्य तरंगें कहा जाता है क्योंकि माध्यम के कण तरंग के प्रसार की दिशा के समानांतर कंपन करते हैं।
Solution diagram
98
Medium
$(i)$ ध्वनि तरंग का कौन सा गुणधर्म निर्धारित करता है:
$(a)$ प्रबलता (loudness)
$(b)$ तारत्व (pitch)?
$(ii)$ एक $SONAR$ स्टेशन $3 \ s$ के बाद एक वापसी संकेत प्राप्त करता है। वस्तु कितनी दूर है? (पानी में ध्वनि की गति $1440 \ m \ s^{-1}$ है)
$(iii)$ एक बड़े हॉल या सभागार में अनुरणन (reverberations) को कैसे कम किया जा सकता है?

Solution

(N/A) $(i)$
$(a)$ प्रबलता - आयाम (amplitude) द्वारा निर्धारित होती है।
$(b)$ तारत्व - आवृत्ति (frequency) द्वारा निर्धारित होता है।
$(ii)$ दिया गया है: समय $(t)$ = $3 \ s$,पानी में ध्वनि की गति $(V)$ = $1440 \ m \ s^{-1}$.
दूरी $(S)$ की गणना: $S = (V \times t) / 2 = (1440 \times 3) / 2 = 2160 \ m$.
$(iii)$ बड़े हॉल या सभागार में अनुरणन को कम करने के लिए छत और दीवारों को ध्वनि-अवशोषक सामग्री जैसे कंप्रेस्ड फाइबरबोर्ड,खुरदरे प्लास्टर या पर्दों (draperies) से ढका जाता है। इसके अतिरिक्त,सीटों को भी ध्वनि-अवशोषक सामग्री से ढका जा सकता है।
99
Medium
$(a)$ अनुदैर्ध्य तरंगों और अनुप्रस्थ तरंगों के बीच अंतर को सारणीबद्ध रूप में सूचीबद्ध करें। प्रत्येक का एक उदाहरण दें।
$(b)$ ध्वनि तरंगों से जुड़ी विशेषताओं को बताएं और परिभाषित करें।

Solution

(N/A)
अनुदैर्ध्य तरंगेंअनुप्रस्थ तरंगें
$1.$ माध्यम के कण तरंग संचरण की दिशा के समानांतर कंपन करते हैं।$1.$ माध्यम के कण तरंग संचरण की दिशा के लंबवत कंपन करते हैं।
$2.$ ये ठोस,द्रव और गैस तीनों माध्यमों में यात्रा कर सकती हैं।$2.$ ये मुख्य रूप से ठोस पदार्थों में और तरल पदार्थों की सतह पर यात्रा कर सकती हैं।
$3.$ इनमें संपीड़न और विरलन के क्षेत्र होते हैं।$3.$ इनमें श्रृंग और गर्त होते हैं।
$4.$ उदाहरण: हवा में ध्वनि तरंगें।$4.$ उदाहरण: तनी हुई डोरी पर तरंगें।

$(b)$ ध्वनि तरंगों की विशेषताएं निम्नलिखित हैं:
$1.$ आवृत्ति: प्रति इकाई समय में होने वाले दोलनों की संख्या।
$2.$ आयाम: कणों का उनके माध्य स्थान से अधिकतम विस्थापन।
$3.$ आवर्तकाल: एक पूर्ण दोलन पूरा करने में लगा समय।
$4.$ तरंगदैर्ध्य: दो लगातार संपीड़न या विरलन के बीच की दूरी।
$5.$ तारत्व (Pitch): ध्वनि की वह विशेषता जो आवृत्ति पर निर्भर करती है; उच्च आवृत्ति का अर्थ है उच्च तारत्व।
$6.$ गुणता (Timbre): वह विशेषता जो हमें समान तारत्व और प्रबलता वाली ध्वनियों के बीच अंतर करने में सक्षम बनाती है जो विभिन्न स्रोतों से उत्पन्न होती हैं।
100
Medium
$(a)$ ध्वनि तरंग और प्रकाश तरंग के बीच अंतर के दो बिंदु लिखिए।
$(b)$ यदि हवा में ध्वनि की गति $340 \, m s^{-1}$ है, तो तरंग वेग, तरंगदैर्ध्य और आवृत्ति के बीच संबंध दर्शाने वाला व्यंजक लिखिए।
गणना कीजिए:
$(i)$ आवृत्ति $= 256 \, Hz$ होने पर तरंगदैर्ध्य।
$(ii)$ तरंगदैर्ध्य $= 0.85 \, m$ होने पर आवृत्ति।

Solution

(A) दो अंतर निम्नलिखित हैं:
ध्वनि तरंगेंप्रकाश तरंगें
$1.$ अनुदैर्ध्य (Longitudinal) तरंगें हैं।$1.$ अनुप्रस्थ (Transverse) तरंगें हैं।
$2.$ संचरण के लिए माध्यम की आवश्यकता होती है।$2.$ संचरण के लिए माध्यम की आवश्यकता नहीं होती है।

$(b)$ तरंग वेग $(v)$, आवृत्ति $(f)$ और तरंगदैर्ध्य $(\lambda)$ के बीच संबंध दर्शाने वाला व्यंजक: $v = f \times \lambda$.
दिया गया है: ध्वनि की गति $(v)$ $= 340 \, m s^{-1}$.
$(i)$ दी गई आवृत्ति $(f)$ $= 256 \, Hz$. सूत्र $\lambda = v / f$ का उपयोग करने पर:
$\lambda = 340 / 256 = 1.328 \, m \approx 1.33 \, m$.
$(ii)$ दिया गया तरंगदैर्ध्य $(\lambda)$ $= 0.85 \, m$. सूत्र $f = v / \lambda$ का उपयोग करने पर:
$f = 340 / 0.85 = 400 \, Hz$.

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