9 ஆம் வகுப்பு அறிவியல் : அலகு 8 : ஒலி
ஒலியின் வேகம்
ஒலியின் வேகம்
மீட்சித் தன்மை கொண்ட ஊடகத்தின் வழியே பரவும் பொழுது, ஒலியானது ஓரலகு காலத்தில் கடந்த தொலைவே ஒலியின் வேகம் என்று வரையறுக்கப்படுகிறது.
வேகம் (v)
= கடந்த தொலைவு / காலம்
ஒரு அலையானது கடந்த தொலைவு ஒரு அலை நீளம் (A)
எனவும், அது பரவுவதற்கு எடுத்துக் கொண்ட காலம் அலைவுக்காலம் (T)
எனவும் கொண்டால்,
வேகம் (v)
= ஒரு அலைநீளம் (λ) / ஒரு அலைவுக்காலம் (T) (அ) v = λ / T
T
= 1/n என்பதால் v = n λ
ஊடகத்தின் பண்புகள் மாறாமல் இருக்கும் போது, அனைத்து அதிர்வெண்களைக் கொண்ட ஒலிகளின் வேகமும் ஒன்றாகவே இருக்கும்.
கணக்கீடு 1
ஒரு ஒலி அலையின் அதிர்வெண் 2 கிலோ ஹெர்ட்ஸ் மற்றும் அலைநீளம் 15 செ.மீ எனில் 1.5 கி.மீ தூரத்தைக் கடக்க, அது எடுத்துக் கொள்ளும் காலம் என்ன?
தீர்வு
வேகம், V = n λ
இங்கு,n = 2 கிலோ ஹெர்ட்ஸ் = 2000 ஹெர்ட்ஸ்
λ = 15 செ.மீ = 0.15 மீ
v = 0.15 × 2000 = 300மீ செ-1
வேகம் (v) = கடந்த தொலைவு (d) / காலம் (t)
t = 1500 / 300 = 5 வி
ஒலியானது 1.5 கி.மீ தொலைவைக் கடக்க 5 வினாடிகள் ஆகும்.
கணக்கீடு 2
20 °C வெப்பநிலையில் 22 மெகா ஹெர்ட்ஸ் அதிர் வெண் கொண்ட ஒலியின் அலைநீளம் என்ன?
தீர்வு
λ = v/n
இங்கே v = 344 ms-1
n = 22 MHz = 22 × 106 Hz
λ = 344 / 22 × 106 = 15.64 × 10-6 m =
15.64 µm
1. பல்வேறு ஊடகங்களில் ஒலியின் வேகம்
ஒலியானது ஒரு ஊடகத்தின் வழியே ஒரு குறிப்பிட்ட வேகத்தில் பரவுகிறது. வானத்தில் மின்னல் தோன்றி இடி இடிக்கும் போது, முதலாவது மின்னலைக் காண்கிறோம். பிறகுதான் இடி ஓசையைக் கேட்கிறோம். ஆகவே ஒலியானது ஒளியைவிட மிகக் குறைவான வேகத்திலேயே செல்கிறது என்பதை நாம் அறியலாம். ஒலியின் வேகமானது, அது பயணிக்கக்கூடிய ஊடகத்தின் பண்பைப் பொறுத்தே உள்ளது.
ஒலியின் வேகமானது, திடப்பொருளைவிட வாயுவில் மிகக் குறைவாக இருக்கும். எந்தவொரு ஊடகத்திலும் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது ஒலியின் வேகமும் அதிகரிக்கும். உதாரணமாக,
காற்றில் 0°C
வெப்பநிலையில் ஒலியின் வேகம் 330 மீவி-1 ஆகும். மேலும்,
25°C வெப்பநிலையில் 34 மீவி-1 ஆகும். ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் வெவ்வேறு ஊடகத்தில் ஒலியின் வேகம் அட்டவணை 8.1 ல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.
உங்களுக்குத் தெரியுமா
ஒலியானது காற்றைவிட 5 மடங்கு வேகமாக நீரில் பயணிக்கும்.
கடல் நீரில் ஒலியின் வேகம் மிக அதிகமாக
(அதாவது 5500 கிமீ/
மணி)
இருப்பதால், கடல் நீருக்குள் ஆயிரம் கிலோமீட்டர் தொலைவில் இருக்கும் இரண்டு திமிங்கிலங்கள் ஒன்றுடன் ஒன்று எளிதில் பேசிக் கொள்ள முடியும்.
மேலும் அறிந்துகொள்வோம்
ஒலி முழக்கம்: ஒரு பொருளின் வேகமானது, காற்றில் ஒலியின் வேகத்தைவிட (300 மீ.வி-1) அதிகமாகும் போது அது மீயொலி வேகத்தில் செல்கிறது. துப்பாக்கிக் குண்டு, ஜெட் விமானம், ஆகாய விமானங்கள் போன்றவை மீயொலி வேகத்தில் செல்பவையாகும். ஒரு பொருளானது காற்றில் ஒலியின் வேகத்தைவிட அதிக வேகத்தில் செல்லும்போது அவை அதிர்வலைகளை ஏற்படுத்துகின்றன. இவ்வதிர்வலைகள் அதிக ஆற்றலைப் பெற்றிருக்கும். இவ்வதிர்வலைகளால் காற்றில் ஏற்படும் அழுத்த மாறுபாட்டின் காரணமாக அவை கூர்மையான மற்றும் உரத்த ஒலியை உண்டாக்குகின்றது. இதனை ஒலி முழக்கம் என்கிறோம். ஆகாய விமானங்களால் உண்டாகும் அதிர்வலைகள் கண்ணாடி மற்றும் கட்டடங்களையும் சேதப்படுத்தும் அளவிற்கு ஆற்றல் கொண்டவையாகும்.