ध्वनि की गति क्या है और उन्होंने इसे कैसे खोजा?

कई सालों तक दार्शनिकों ने पूछा, 'जंगल में अगर कोई पेड़ गिर जाए और उसे सुनने वाला कोई न हो, तो क्या वह आवाज करता है?' वैज्ञानिकों ने उस प्रश्न का उत्तर दिया और यह पता लगाया कि ध्वनि कितनी तेजी से यात्रा करती है। उस गति की गणना करना उतना आसान नहीं था जितना लगता था। प्रकाश की गति के विपरीत, ध्वनि की गति स्थिर नहीं होती है, और विभिन्न चर बदलते हैं कि यह कितनी तेजी से यात्रा करता है। वैज्ञानिक लगे रहे और अब समझते हैं कि ध्वनि कैसे काम करती है, चाहे वह सोप्रानो की आवाज हो या जमीन से टकराने वाला पेड़।

ध्वनि क्या है?

ध्वनि कंपन द्वारा निर्मित ऊर्जा है। जब वस्तुएं कंपन करती हैं, तो वे अपने आस-पास के कणों को कंपन करने का कारण बनती हैं, जिसके कारण अधिक कण कंपन करते हैं। यह ध्वनि तरंग है। उदाहरण के लिए, यदि कोई पेड़ जमीन पर गिरता है, तो उसके उतरने से होने वाले कंपन से ध्वनि तरंग उत्पन्न होती है। ध्वनि तरंगें तब तक चलती रहती हैं जब तक उनकी ऊर्जा समाप्त नहीं हो जाती है और यदि तरंग की सीमा के भीतर कान हों, तो इसे वास्तव में सुना जा सकता है।

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ध्वनि की गति क्या है?

जब ध्वनि की गति के बारे में बात की जाती है, तो अधिकांश लोग उस गति का उल्लेख कर रहे होते हैं जो ध्वनि तरंगें हवा में यात्रा करती हैं। 68 डिग्री फ़ारेनहाइट के तापमान पर, शुष्क वातावरण में, ध्वनि की गति लगभग 767 मील प्रति घंटा होती है। विभिन्न तापमानों में गति बदलती है और हवा में मौजूद गैसों के आधार पर भी भिन्न होती है।

स्ट्रिंग्स का कानून

छठी शताब्दी ईसा पूर्व में, दार्शनिक, गणितज्ञ और गीतकार पाइथागोरस ने ध्वनि के काम करने के तरीके की जांच करने में समय बिताया। किंवदंती है कि ध्वनि पर उनका काम एक लोहार की दुकान में अलग-अलग आकार के हथौड़ों द्वारा अलग-अलग स्वर बनाने के तरीके से प्रेरित था। यह अधिक संभावना है कि उनके गीत के तारों की लंबाई के साथ प्रयोग ने उनकी खोज को प्रेरित किया कि आवृत्ति स्ट्रिंग की लंबाई के विपरीत आनुपातिक है। इसे स्ट्रिंग्स के पहले नियम के रूप में जाना जाता है और यह ध्वनि तरंगों के बारे में पहले दर्ज किए गए कार्यों में से कुछ है।

सर आइजैक न्यूटन

सर आइजैक न्यूटन ने सबसे पहले ध्वनि की गति प्रकाशित की थी। ट्रिनिटी कॉलेज में एक कोलोनेड में खड़े होकर, न्यूटन ने अपने हाथों को ताली बजाई और मापा कि ध्वनि को उसके कानों तक वापस गूँजने में कितना समय लगा। आधुनिक माप उपकरणों के बिना, वह समय मापने के लिए एक पेंडुलम पर निर्भर था। प्रिंसिपिया मैथमैटिका में प्रकाशित उनका आंकड़ा लगभग 15 प्रतिशत कम था। न्यूटन द्वारा विकसित सूत्र में पियरे-साइमन लाप्लास द्वारा सुधार किया गया था और इसे न्यूटन-लाप्लास समीकरण के रूप में जाना जाता है।

गनशॉट्स के साथ ध्वनि की गति को मापना

1700 के दशक की शुरुआत में, रेवरेंड विलियम डरहम ने ध्वनि की गति को मापने के लिए प्रयोग किए। जब वह एक दूरबीन के साथ एक टावर में खड़ा था, सहायकों ने कई स्थानीय स्थलों पर बंदूकें चलाईं। डरहम ने बंदूक की गोली के फ्लैश को देखा और एक पेंडुलम का उपयोग करके यह मापने के लिए कि उसे ध्वनि सुनने में कितना समय लगा। जैसा कि वह शामिल दूरियों को जानता था, ध्वनि की गति की गणना की जा सकती है और इसे जल्द से जल्द सटीक सटीक अनुमान माना जाता है।

कुंडट ट्यूब से ध्वनि की गति मापना

अगस्त कुंड्ट ने 1866 में कुंडट ट्यूब का आविष्कार किया था। इस उपकरण में एक पारदर्शी ट्यूब होती है जिसमें थोड़ी मात्रा में महीन पाउडर होता है। जब ट्यूब के एक छोर पर ध्वनि उत्पन्न होती है, तो ध्वनि तरंगों द्वारा पाउडर को स्थानांतरित किया जाता है। यह तरंगदैर्घ्य के आधार पर ट्यूब में समान दूरी वाले अंतराल पर बसता है। पाउडर के ढेर के बीच की दूरी को मापने से ध्वनि की गति की गणना की जा सकती है। कुंडट की नली में विभिन्न गैसों को भरने से ध्वनि की गति विभिन्न माध्यमों में मापी जा सकती है।

माइक्रोफ़ोन के साथ ध्वनि की गति को मापना

आज ध्वनि की गति को मापने का सबसे आसान तरीका दो माइक्रोफ़ोन का उपयोग करना है। मूल अवधारणा डरहम के शॉटगन के समान है, लेकिन स्टॉपवॉच और तेज़ रिकॉर्डिंग डिवाइस ध्वनि स्रोत और मापने वाले उपकरण के बीच कम दूरी की अनुमति देते हैं। शॉटगन ब्लास्ट की तुलना में ध्वनि नरम भी हो सकती है।

ऊंचाई के प्रभाव

ध्वनि की गति पर तापमान का सबसे अधिक प्रभाव पड़ता है। किसी भी आदर्श गैस में, निरंतर संरचना के साथ, ध्वनि की गति पूरी तरह से तापमान पर निर्भर होती है। तापमान में गिरावट के साथ ध्वनि धीमी हो जाती है, जिसका अर्थ है कि उच्च ऊंचाई पर ध्वनि तरंगें अधिक धीमी गति से चलती हैं। यही कारण है कि ध्वनि की सामान्य गति समुद्र तल पर मापी जाती है और यह एक विशिष्ट तापमान पर आधारित होती है।

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विभिन्न पदार्थों में ध्वनि

चूंकि ध्वनि कणों के कंपन से उत्पन्न होती है, इसलिए इसे आगे बढ़ने के लिए एक माध्यम की आवश्यकता होती है। इसका अर्थ है कि निर्वात में कोई ध्वनि नहीं है, बल्कि इसका अर्थ यह भी है कि ध्वनि वायु के अलावा अन्य पदार्थों में भी गति कर सकती है। वास्तव में, ध्वनि गैसों के माध्यम से सबसे धीमी गति से चलती है। यह पानी में चार गुना तेज और लोहे के जरिए 15 गुना तेज चलती है।

साउंड बैरियर को तोड़ना

हालांकि शुरुआती वैमानिकी इंजीनियरों का मानना ​​​​था कि ध्वनि की गति एक बाधा थी जिसे पार करना असंभव होगा, मानव निर्मित वस्तुओं ने इसे सदियों पहले तोड़ा था। बुलव्हिप से सुनाई देने वाली दरार एक सोनिक बूम है, और यहां तक ​​​​कि शुरुआती गोलियां भी ध्वनि की गति से तेज चलती हैं। चक येगर 1947 में एक स्तर की उड़ान में ध्वनि से तेज उड़ान भरने वाले पहले व्यक्ति बने। 2012 में, फेलिक्स बॉमगार्टनर बिना वाहन के ध्वनि से तेज यात्रा करने वाले पहले व्यक्ति बने, जब उन्होंने 120,000 फीट से पैराशूट किया।