GSEB Solutions Class 9 Science Chapter 12 ધ્વનિ

Gujarat Board GSEB Solutions Class 9 Science Chapter 12 ધ્વનિ Textbook Questions and Answers, Intext Questions, Textbook Activites Pdf.

ધ્વનિ Class 9 GSEB Solutions Science Chapter 12

GSEB Class 9 Science ધ્વનિ Textbook Questions and Answers

સ્વાધ્યાયના પ્રશ્નોત્તર

પ્રશ્ન 1.
ધ્વનિ શું છે? અને તે કેવી રીતે ઉત્પન્ન થાય છે?
ઉત્તર:
ધ્વનિ એ ઊર્જાનું સ્વરૂપ છે. જે આપણા કાનમાં શ્રવણની સંવેદના ઉત્પન્ન કરે છે.
વસ્તુનું કંપન થવાને લીધે ધ્વનિ ઉત્પન્ન થાય છે.

પ્રશ્ન 2.
આકૃતિની મદદથી વર્ણવો કે ધ્વનિનો સ્ત્રોત તેની નજીકના વાયુઓમાં સંઘનન અને વિઘનન કેવી રીતે ઉત્પન્ન કરે છે?
ઉત્તર:

કંપિત વસ્તુ કોઈ માધ્યમમાં સંઘનન (C) તથા વિઘનન (R)ની શ્રેણી રચે છે.

• આકૃતિ 12.23માં કંપિત ધ્વનિ-ચીપિયા (સ્વરકાંટા) વડે ઉત્પન્ન થતાં ધ્વનિતરંગો દર્શાવ્યાં છે.
• કંપન દરમિયાન જ્યારે સ્વરકાંટાના પાંખિયા આગળ તરફ – બહાર તરફ ખસે છે ત્યારે તે પોતાની સામેની હવાના સ્તરને ધક્કો મારી તેમાં સંકોચન પેદા કરે છે. પરિણામે એક ઉચ્ચ દબાણનું ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે, તેને સંઘનન (C) કહે છે.
• હવે, આ સંઘનન કંપિત સ્વરકાંટાથી દૂર તરફ હવામાં ગતિ કરવા લાગે છે.
• જ્યારે સ્વરકાંટાના પાંખિયા પાછળની તરફ – અંદરની તરફ ખસે છે ત્યારે નીચા દબાણનું ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે, તેને વિઘનન (R) કહે છે.
• આમ, ધ્વનિ-ચીપિયાના પાંખિયા આગળ-પાછળ ખૂબ ઝડપે ગતિ કરતાં હોય એટલે કે કંપિત થતા હોય ત્યારે હવામાં સંઘનન અને વિઘનનની એક શ્રેણી રચાય છે, જેના લીધે હવામાં ધ્વનિતરંગ પ્રસરણ પામે છે.

પ્રશ્ન 3.
કયો પ્રયોગ દર્શાવે છે કે ધ્વનિના પ્રસરણ માટે દ્રવ્ય – માધ્યમ આવશ્યક છે?
ઉત્તર:
એક વિદ્યુત ઘંટડી અને એક કાચની હવાચુસ્ત બેલ જાર લો.

• વિદ્યુત ઘંટડીને બેલ જારમાં લટકાવો.
• આકૃતિ 12.6માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે બેલ જારને હવાશોષક પંપ 3 (વેક્યુમ પંપ) સાથે જોડો.

શૂન્યાવકાશમાં ધ્વનિનું પ્રસરણ થતું નથી તે દર્શાવતો બેલ જારનો પ્રયોગ

પદ્ધતિ: વિદ્યુત ઘંટડીમાં બહારથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરતાં (સ્વિચ ON કરતાં) ઘંટડીનો અવાજ બહાર સંભળાય છે.

• હવે, હવાશોષક પંપને ચાલુ કરતાં બેલ જારમાંથી હવા/વાયુ ધીરે ધીરે બહાર નીકળે છે પણ વિદ્યુત ઘંટડીમાં વહેતો પ્રવાહ પહેલાંના જેટલો જ હોવા છતાં હવે વિદ્યુત ઘંટડીનો અવાજ ધીમો થતો જાય છે.
• થોડા સમય બાદ જ્યારે બેલ જારમાં બહુ જ ઓછી હવા રહે છે ત્યારે વિદ્યુત ઘંટડીનો ખૂબ જ ધીમો અવાજ સંભળાય છે.
• જ્યારે બેલ જારમાંથી બધી જ હવા કાઢી લેવામાં આવે, ત્યારે વિદ્યુત ઘંટડીનો અવાજ બિલકુલ સંભળાતો નથી.
  નિષ્કર્ષઃ ધ્વનિતરંગોને પ્રસરવા માટે માધ્યમ (અહીં હવા) આવશ્યક છે.

પ્રશ્ન 4.
ધ્વનિતરંગો શા માટે સંગત તરંગો તરીકે ઓળખાય છે?
ઉત્તર:
માધ્યમમાં ધ્વનિતરંગો સંઘનન અને વિઘનનની એક શ્રેણી સ્વરૂપે પ્રસરણ પામે છે. માધ્યમના કણો, ધ્વનિતરંગોની પ્રસરણ-દિશાને સમાંતર પોતાના મધ્યમાન સ્થાનની આસપાસ દોલન કરે છે. તેથી ધ્વનિતરંગોને સંગત તરંગો કહે છે.

પ્રશ્ન 5.
ધ્વનિની કઈ લાક્ષણિકતા તમને અંધારા ઓરડામાં બેઠેલા ઘણા બધા લોકો પૈકી તમારા મિત્રનો અવાજ ઓળખવામાં મદદ કરે છે?
ઉત્તરઃ
ટેમ્બર – ધ્વનિ ગુણતા એ ધ્વનિની એવી લાક્ષણિકતા છે, જેના વડે અંધારા ઓરડામાં બેઠેલા ઘણા બધા લોકો પૈકી આપણે આપણા મિત્રનો અવાજ ઓળખી શકીએ છીએ.

પ્રશ્ન 6.
મેઘગર્જના અને વીજળી બંને એકસાથે ઉત્પન્ન થાય છે; પરંતુ વીજળી દેખાય તે પછી કેટલીક સેકન્ડ બાદ મેઘગર્જના સંભળાય છે. આમ કેમ થાય છે?
ઉત્તરઃ
22 °C તાપમાને હવામાં ધ્વનિનો વેગ (v) 344 ms^-1 છે. જ્યારે પ્રકાશનો વેગ (c) 3 × 10⁸m s^-1 છે. તેથી \(\frac{c}{v}\) = \(\frac{3 \times 10^{8}}{344}\) ≈ 10⁶ પરથી સ્પષ્ટ છે કે પ્રકાશનો વેગ, ધ્વનિના વેગ કરતાં ઘણો વધારે (લગભગ 10⁶ ગણો) છે. તેથી વીજળી પહેલાં દેખાય છે અને તે પછી કેટલીક સેકન્ડ બાદ મેઘગર્જના સંભળાય છે.

પ્રશ્ન 7.
કોઈ વ્યક્તિની સરેરાશ શ્રાવ્ય-આવૃત્તિ 20 Hzથી 20 kHz છે. આ બે આવૃત્તિઓ માટે ધ્વનિતરંગોની તરંગલંબાઈ શોધો. ધ્વનિનો વેગ 344m s^-1 લો.
ઉત્તરઃ
ઉકેલઃ અહીં, D = 344 m s^-1; આવૃત્તિ v₁ = 20 Hz; આવૃત્તિ v₂ = 20 kHz = 20,000 Hz

λ = \(\frac{v}{v}\) પરથી,
v₁ = 20 Hz આવૃત્તિને અનુરૂપ તરંગલંબાઈ,
λ₁ = \(\frac{v}{v_{1}}\) = \(\frac{340}{20}\) = 17.2 m … … (1)

v₂ = 20,000 Hz આવૃત્તિને અનુરૂપ તરંગલંબાઈ,
λ₁ = \(\frac{v}{v_{2}}\) = \(\frac{340}{20,000}\) = 0.0172 m … … (2)

પ્રશ્ન 8.
બે બાળકો કોઈ ઍલ્યુમિનિયમ પાઇપના બંને છેડા પાસે એક-એક એમ ઊભેલા છે. એક બાળક પાઇપના એક છેડા પર પથ્થર મારે છે. બીજા છેડા પાસે ઊભેલ બાળક પાસે હવા તથા ઍલ્યુમિનિયમમાંથી પસાર થઈ પહોંચતા ધ્વનિતરંગોએ લીધેલ સમયનો ગુણોત્તર શોધો. પાઠ્યપુસ્તકમાં આપેલ કોષ્ટક 12.1 પરથી 25 °C તાપમાને ઍલ્યુમિનિયમમાં ધ્વનિનો વેગ 6420 m s^-1 અને હવામાં ધ્વનિનો વેગ 346 m s^-1 લો.
ઉત્તરઃ
ઉકેલઃ ધારો કે, ઍલ્યુમિનિયમ પાઈપની લંબાઈ l m છે.

હવામાં ગm જેટલું અંતર કાપવા માટે ધ્વનિને લાગતો સમય,

ઍલ્યુમિનિયમ પાઇપમાં lm અંતર કાપવા માટે ધ્વનિને લાગતો

સમીકરણ (1) અને (2) પરથી,

પ્રશ્ન 9.
કોઈ ધ્વનિ-સ્ત્રોતની આવૃત્તિ 100 Hz છે. મિનિટમાં ડે તે કેટલી વાર કંપન કરશે?
ઉત્તરઃ
ઉકેલ: અત્રે, આવૃત્તિ v = 100 Hz,

દોલન કરતી વસ્તુ વડે 1 s માં કરાતાં દોલનોની સંખ્યાને તેની આવૃત્તિ કહે છે.
1 sમાં થતાં દોલનોની સંખ્યા = 100
∴ 1 મિનિટમાં એટલે કે 60 s માં થતાં દોલનોની સંખ્યા
= 60 × 100
= 6000

પ્રશ્ન 10.
શું ધ્વનિ પરાવર્તન તે જ નિયમોનું પાલન કરે છે, જે પ્રકાશનાં તરંગો કરે છે? સમજાવો.
ઉત્તર:
હા.

• આકૃતિ 12.13માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે બે સમાન પાઇપ લો. તમે ચાર્ટ પેપરની મદદથી આવા પાઈપ બનાવી શકો છો.
• પાઇપોની લંબાઈ પૂરતી હોવી જોઈએ (ચાર્ટ પેપરની લંબાઈ જેટલી).
• તેમને દીવાલની નજીક ટેબલ પર વ્યવસ્થિત ગોઠવો. એક પાઇપના ખુલ્લા છેડા પાસે ઘડિયાળ મૂકો જ્યારે બીજા પાઈપ પાસે આ ઘડિયાળનો ધ્વનિ સાંભળવાનો પ્રયત્ન કરો.
• બને પાઇપોની સ્થિતિ એવી રીતે ગોઠવો કે જેથી તમને ઘડિયાળનો અવાજ સ્પષ્ટ સંભળાય.
• હવે આપાતકોણ અને પરાવર્તનકોણ માપો તથા તેમની વચ્ચેનો સંબંધ ચકાસો.
• જમણી બાજુની પાઇપને ઊર્ધ્વદિશામાં થોડે ઊંચે સુધી લઈ જાવ અને જુઓ શું થાય છે?

ધ્વનિના પરાવર્તનને લગતો પ્રયોગ

અવલોકનઃ જમણી બાજુની પાઇપમાં સંભળાતો ઘડિયાળનો (ટિક ટિક) અવાજ ધ્વનિના પરાવર્તનને લીધે છે.

→ પાઇપની જે સ્થિતિમાં અવાજ મોટો સંભળાય છે, તે સ્થિતિમાં ધ્વનિનો આપાતકોણ i અને પરાવર્તનકોણ r સમાન મળે છે. અર્થાત્ i = r જે ધ્વનિનો પરાવર્તનનો પહેલો નિયમ છે.
→ હવે, જમણી બાજુની પાઇપને ઊર્ધ્વદિશામાં થોડીક ઊંચે સુધી લઈ જતાં ધ્વનિ સંભળાતો બંધ થઈ જાય છે, કારણ કે હવે આપાત ધ્વનિ, લંબ ON અને પરાવર્તિત ધ્વનિ એક જ સમતલમાં નથી.
જ્યારે આપાત ધ્વનિ, લંબ ON અને પરાવર્તિત ધ્વનિ એક જ સમતલમાં હોય છે ત્યારે જ જમણી બાજુની પાઇપ મારફતે ધ્વનિ સંભળાય છે, જે ધ્વનિનો પરાવર્તનનો બીજો નિયમ છે.

નિષ્કર્ષ: પ્રકાશની જેમ જ ધ્વનિનું પરાવર્તન થઈ શકે છે અને ધ્વનિના કિસ્સામાં પણ પ્રકાશ માટેના પરાવર્તનના નિયમો પળાય છે.

પ્રશ્ન 11.
ધ્વનિના એક સ્ત્રોતને પરાવર્તક સપાટીની સામે રાખવાથી તેનો પડઘો સંભળાય છે. જો સ્ત્રોત અને પરાવર્તક સપાટી વચ્ચેનું અંતર અચળ રહે, તો શું તમે ગરમીના દિવસોમાં પડઘાનો અવાજ સાંભળી શકશો?
ઉત્તર:
શ્રવણશક્તિના વિલંબન(Persistence of hearing)ના કારણે આપણા મગજમાં ધ્વનિની સંવેદના 0.1 s સુધી રહે છે. તેથી પડઘો સ્પષ્ટ રીતે સંભળાય તે માટે મૂળ ધ્વનિ અને પરાવર્તિત ધ્વનિ વચ્ચે ઓછામાં ઓછો 0.1 s નો સમયગાળો ચોક્કસ હોવો જોઈએ.

• અહીં સ્રોત અને પરાવર્તક સપાટી વચ્ચેનું અંતર તે અચળ છે.
• હવે જો દિવસે તાપમાન વધે તો હવામાં ધ્વનિનો વેગ ઈ વધે છે. તેથી અંતર d = વેગ v × સમય t પરથી શ્રોતા સુધી ધ્વનિને પહોંચવા માટે લાગતો સમય ઘટશે. (∵ d = અચળ)
• તેથી જે દિવસે તાપમાન વધુ હશે તે દિવસે જો સમય 0.1 s કરતાં ઘટી જાય (જેનો આધાર તાપમાનના વધારા પર છે) તો પડઘો સંભળાશે નહીં.

પ્રશ્ન 12.
ધ્વનિતરંગોના પરાવર્તનના બે વ્યવહારિક ઉપયોગો લખો.
ઉત્તરઃ
1. મેગાફોન કે લાઉડસ્પીકર, હૉર્ન, તૂરી તથા શહેનાઈ જેવાં વાદ્યો એવી રીતે બનાવવામાં આવે છે કે જેથી ધ્વનિ બધી 3 દિશાઓમાં ફેલાવાના બદલે ફક્ત એક ચોક્કસ દિશામાં ગતિ કરે છે.

2. સ્ટેથોસ્કોપ એક મેડિકલ ઉપકરણ છે, જેમાં શરીરની 3 અંદર ખાસ કરીને હૃદય અને ફેફસાઓમાં ઉત્પન્ન થતા ધ્વનિ વારંવાર પરાવર્તન પામી ડૉક્ટરના કાન સુધી પહોંચે છે.

3. કૉન્સર્ટ હૉલની છત વક્રાકાર હોય છે, જેથી પરાવર્તન બાદ ધ્વનિ હૉલના બધા જ ખૂણાઓ ભાગો સુધી સહેલાઈથી પહોંચી શકે.

પ્રશ્ન 13.
500 m ઊંચા કોઈ ટાવરની ટોચ પરથી એક પથ્થરને નીચે તળાવના પાણીમાં પડવા દેવામાં આવે છે. પાણીમાં તેના પડવાનો ધ્વનિ ટોચ પર કેટલા સમય પછી સંભળાશે?
g = 10 m s^-2, ધ્વનિનો વેગ = 340 ms^-1
ઉત્તરઃ
ઉકેલ: અહીં, u = 0; 9 = 10 m s^-2, h = 500 m; t = ?
હવે, h = ut + \(\frac{1}{2}\)gt²
∴ 500 = 0 × t + \(\frac{1}{2}\) × 10 × t²
∴ 500 = 5t²
∴ t² = 100
∴ t = 10 s
આમ, ટાવરની ટોચ પરથી પથ્થરને મુક્ત કરતાં તે 10 s ને અંતે તળાવની પાણીની સપાટી પર આવી પડશે.
હવે, પથ્થર પાણીમાં પડવાને લીધે ઉદ્ભવતા ધ્વનિને ટાવરની ટોચ સુધી પહોંચવા માટે લાગતો સમય,

= \(\frac{500}{340}\)
= 1.47s
∴ ટાવરની ટોચ પરથી પથ્થર મુક્ત થયા બાદ, કુલ t + t’ = 10 + 1.47 = 11.47s સમય પછી પાણીમાં તેના પડવાને લીધે ઉદ્દભવતો ધ્વનિ ટાવરની ટોચ સુધી પહોંચશે.

પ્રશ્ન 14.
એક ધ્વનિતરંગ 339m s^-1ના વેગથી ગતિ કરે છે. જો તેની તરંગલંબાઈ 1.5 cm હોય, તો આ તરંગની આવૃત્તિ કેટલી હશે? શું તે શ્રાવ્ય હશે?
ઉત્તરઃ
ઉકેલ: અત્રે, ધ્વનિતરંગની ઝડપ v = 339 m s^-1, તરંગલંબાઈ λ = 1.5 cm = 0.015 m; આવૃત્તિ v = ?
આવૃત્તિ = v = \(\frac{v}{\lambda}\) = \(\frac{339}{0.015}\) = 22,600 Hz
આમ, અહીં ધ્વનિની આવૃત્તિ 20,000 Hz કરતાં વધુ છે. તેથી આ ધ્વનિ સાંભળી શકાશે નહીં અર્થાત્ આ ધ્વનિ શ્રાવ્ય નથી.

પ્રશ્ન 15.
અનુરણન શું છે? તેને કેવી રીતે ઘટાડી શકાય છે?
ઉત્તર:
ધ્વનિ ઉત્પન્ન થવાનો બંધ થયા બાદ વારંવાર થતા પરાવર્તનને લીધે જે ધ્વનિ મળે છે, તેને અનુરણન કહે છે.
અનુરણન ઓછું કરવા માટે હૉલની છત તથા દીવાલો પર ધ્વનિશોષક પદાર્થો લગાવવા જોઈએ અથવા વધારે ગડીવાળા પડદા લટકાવવા જોઈએ.

પ્રશ્ન 16.
ધ્વનિની પ્રબળતા એટલે શું? તે કઈ બાબતો પર આધાર રાખે છે? [2 ગુણ ]
ઉત્તર:
ધ્વનિના કંપવિસ્તારની માનસશાસ્ત્રીય સમજ, જે શરીરવિજ્ઞાનસંબંધી છે, તેને ધ્વનિની પ્રબળતા કહે છે.
પ્રબળ ધ્વનિ અને મૃદુ ધ્વનિ વચ્ચેનો તફાવત જેના લીધે શ્રોતાના કાનમાં ઉદ્ભવતી સંવેદના વડે નક્કી થાય છે, તેને ધ્વનિની પ્રબળતા કહે છે.

ધ્વનિની પ્રબળતાનો આધાર

1. કંપિત વસ્તુના કંપવિસ્તાર પર અને
2. માનવકાનની સંવેદનશીલતા પર છે.

પ્રશ્ન 17.
ચામાચીડિયું પોતાનો શિકાર પકડવા માટે પરાધ્વનિનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરે છે તેનું વર્ણન કરો.
ઉત્તર:
ચામાચીડિયા ઘોર અંધકારમાં પોતાનું ભોજન શોધવા માટે ઊડતા હોય ત્યારે પરાધ્વનિતરંગો ઉત્સર્જિત કરે છે અને પરાવર્તન બાદ તેનું સંસૂચન (Detection) કરે છે.

• ચામાચીડિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થતા ઉચ્ચ આવૃત્તિવાળા પરાધ્વનિ સ્પંદ અવરોધો કે કીટકોથી પરાવર્તન પામી તેના કાનમાં પ્રવેશે છે.

ચામાચીડિયા દ્વારા પરાધ્વનિ ઉત્પન્ન થાય છે તથા અવરોધો કે કીટકો દ્વારા પરાવર્તિત થાય છે.

નોંધઃ આકૃતિ 12.21 પરીક્ષામાં દોરવાની નથી.

• આ પરિવર્તિત સ્પંદનોની પ્રકૃતિની મદદથી ચામાચીડિયાને ખબર પડે છે કે અવરોધ કે કીટક ક્યાં છે અને કેવા પ્રકારનું છે.
• પોરપોઇઝ સસ્તન માછલીઓ પણ અંધારામાં સંચાલન અને ભોજનની શોધમાં પરાધ્વનિનો ઉપયોગ કરે છે.

પ્રશ્ન 18.
વસ્તુઓને સાફ કરવા માટે પરાધ્વનિનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરવામાં આવે છે?
ઉત્તર:
જ્યાં પહોંચવું કઠિન હોય જેમ કે સર્પિલાકાર નળી, વિષમ આકારના ભાગો, ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકો વગેરેને સાફ કરવા માટે સફાઈ દ્રાવણમાં રાખી, તેની પર પરાધ્વનિ આપાત કરવામાં આવે છે. પરાધ્વનિની ઉચ્ચ આવૃત્તિને કારણે ધૂળ, ચીકાશ તથા ગંદકીના કણો જુદા થઈને નીચે પડે છે અને આ રીતે વસ્તુ સંપૂર્ણ સાફ થાય છે.

પ્રશ્ન 19.
સોનારની કાર્યવિધિ તથા ઉપયોગોનું વર્ણન કરો.
ઉત્તર:
સામુદ્રિક શાસ્ત્રના અભ્યાસ(Oceanographic studies)માં ધ્વનિના પરાવર્તનની ઘટનાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

• SONARનું પૂર્ણ નામ sound Navigation and Ranging છે.
• સોનાર પદ્ધતિની મદદથી પાણીમાં ઊંડે રહેલી વસ્તુઓનું અંતર, દિશા તથા વેગ માપવા માટે પરાધ્વનિતરંગનો ઉપયોગ થાય છે.
• સોનારમાં એક ટ્રાન્સમિટર અને એક ડિટેક્ટર (રિસીવર) હોય છે, જેને કોઈ નાવ અથવા જહાજમાં આકૃતિ 12.20માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે લગાડવામાં આવે છે.
• ટ્રાન્સમિટર પરાધ્વનિતરંગ ઉત્પન્ન કરી પ્રસારણ (ટ્રાન્સમીટ) કરે છે.
• આ તરંગો પાણીમાંથી પસાર થઈ સમુદ્રના તળિયે રહેલી વસ્તુઓ સાથે અથડાઈને પરાવર્તન પામી ડિટેક્ટર દ્વારા નોંધાય છે.
• ડિટેક્ટર પરાધ્વનિતરંગોને વિદ્યુત સંકેતોમાં બદલે છે, જેની યોગ્ય રીતે ચકાસણી કરી શકાય છે.

ટ્રાન્સમિટર દ્વારા ટ્રાન્સમીટ થયેલ તથા ડિટેક્ટર દ્વારા ઝિલાયેલ પરાધ્વનિ

→ પાણીમાં ધ્વનિનો વેગ તથા પરાધ્વનિના ટ્રાન્સમિશન અને રિસીવિંગ વચ્ચેના સમયગાળાની મદદથી વસ્તુના અંતરની ગણતરી કરી શકાય છે.
→ ધારો કે, પરાધ્વનિના ટ્રાન્સમિશન અને રિસીવિંગ વચ્ચેનો સમયગાળો t છે તથા સમુદ્રના પાણીમાં ધ્વનિનો વેગ v છે. આ સ્થિતિમાં તળિયે રહેલી વસ્તુની દૂરી 2d થશે. 2d = v × t ( ∵ અંતર = વેગ × સમય)
∴ d = \(\frac{v \times t}{2}\)
આ વિધિને ઇકોરેન્ટિંગ (Eco-Ranging – પડઘો અવધિ) કહે છે.
→ સોનાર ટેનિકનો ઉપયોગ સમુદ્રની ઊંડાઈ જાણવા તથા પાણીની અંદર રહેલા પહાડો, ખીણો, સબમરીનો, હિમશિલાઓ, ડૂબેલાં જહાજો વગેરેની જાણકારી પ્રાપ્ત કરવા માટે કરી શકાય છે.
→ ચામાચીડિયા પણ આ જ રીતે અંધારી રાત્રિએ અથડાયા વગર ઊડે છે અને શિકાર પણ ઝડપે છે.

પ્રશ્ન 20.
એક સબમરીનમાં લગાડવામાં આવેલ સોનાર સાધન સંકેત મોકલે છે. તેનો પ્રતિધ્વનિ 5s પછી પ્રાપ્ત થાય છે. જો સબમરીનથી વસ્તુનું અંતર 3625 m હોય, તો ધ્વનિના વેગની ગણતરી કરો.
ઉત્તર:
ઉકેલ: અહીં, t = 5 s; સબમરીનમાં લગાડેલ સોનાર સાધનથી વસ્તુનું અંતર d = 3625 m; v = ?
ધ્વનિનો વેગ v = \(\frac{2 d}{t}\) = \(\frac{2 \times 3625}{5}\) = 1450 m s^-1

પ્રશ્ન 21.
કોઈ ધાતુના બ્લૉકમાં રહેલ ખામી શોધવા માટે પરાધ્વનિનો ઉપયોગ કેવી રીતે થાય છે તેનું વર્ણન કરો.
ઉત્તર:
ધાતુના બ્લૉક મોટા ભાગે મોટાં મોટાં ભવનો, પુલો, ૬ મશીનો તથા વૈજ્ઞાનિક સાધનો બનાવવાના ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે.

પરાધ્વનિ ધાતુના બ્લૉકમાં ક્ષતિયુક્ત સ્થાનેથી પરાવર્તિત થાય છે.

• ધાતુના બ્લૉકમાં રહેલી તિરાડ કે છિદ્ર બહારથી દેખાતા નથી. તે ભવન કે પુલની મજબૂતી ઓછી કરે છે.
• પરાધ્વનિતરંગો ધાતુના બ્લૉક પર આપાત કરી પરાવર્તિત થતાં તરંગો ડિટેક્ટર દ્વારા નોંધવામાં આવે છે.
• જો બ્લૉકમાં થોડી પણ ખામી હોય, તો પરાધ્વનિતરંગો તરત જ પરાવર્તિત થાય છે, જે ખામીની હાજરી સૂચવે છે.

પ્રશ્ન 22.
માનવકાન કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તે સમજાવો.
ઉત્તર:
માનવકાન ત્રણ ભાગમાં વહેંચાયેલો છેઃ

1. બાહ્ય કર્ણ,
2. મધ્યકર્ણ અને
3. અંતઃકર્ણ.

માનવકાન

1. બાહ્ય કર્ણ (Outer ear): બાહ્ય કર્ણને કર્ણપલ્લવ કહે છે. કર્ણપલ્લવ બાહ્ય ધ્વનિને એકત્રિત કરે છે.
આ એકત્રિત ધ્વનિ શ્રવણનલિકામાંથી પસાર થઈ તેના છેડે રહેલા પાતળા પડદા સુધી પહોંચે છે. આ પડદાને કર્ણપટલ કહે છે.

ધ્વનિ-પ્રસરણને લીધે જ્યારે કર્ણપટલ આગળ સંઘનન રચાય છે ત્યારે પડદા પર બહારની તરફથી લાગતું દબાણ વધી જાય છે. તેથી કર્ણપટલ અંદર તરફ ધકેલાય છે અને વિઘનન દરમિયાન કર્ણપટલ બહારની તરફ ધકેલાય છે. આમ, કર્ણપટલનું કંપન થાય છે.

2. મધ્યકર્ણ (Middle ear): કર્ણપટલનાં કંપનો અતિસૂક્ષ્મ = હોય છે, જેને મધ્યકર્ણમાં આવેલાં ત્રણ હાડકાં – હથોડી, એરણ અને પેંગડું દ્વારા પ્રવર્ધિત કરવામાં આવે છે. ત્યારબાદ આ પ્રવર્ધિત દબાણના ફેરફારોને તે અંતઃકર્ણ તરફ પ્રસારિત કરે છે.

3. અંતઃકર્ણ (Inner ear): અંતઃકર્ણ આ કંપનીને કર્ણાવર્ત (શંખિકા) દ્વારા વિદ્યુત સંકેતોમાં ફેરવે છે. (કર્ણનો આ ભાગ ‘શંખિકા પ્રવાહી’ થી ભરેલો હોય છે.) આ વિદ્યુત સંકેતો શ્રવણતંતુઓ વડે મગજ સુધી પહોંચે છે અને મગજ દ્વારા તેનું ધ્વનિ સ્વરૂપમાં વિશ્લેષણ થાય છે.

GSEB Class 9 Science ધ્વનિ Intext Questions and Answers

Intext પ્રશ્નોત્તર [પા.પુ. પાના નં. 162]

પ્રશ્ન 1.
કોઈ માધ્યમમાં કંપિત વસ્તુ દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ ધ્વનિ તમારા કાન સુધી કેવી રીતે પહોંચે છે?
ઉત્તર:
કંપિત વસ્તુ દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલો ધ્વનિ, માધ્યમમાં કણોની કિંપિત ગતિને લીધે ઉદભવતાં સંઘનન અને વિઘનનની શ્રેણીના રૂપમાં પ્રસરણ પામે છે, જે આપણા કાન સુધી ધ્વનિતરંગો સ્વરૂપે પહોંચે છે.

Intext પ્રશ્નોત્તર [પા.પુ. પાના નં. 163]

પ્રશ્ન 1.
તમારી શાળાનો ઘંટ, ધ્વનિ કેવી રીતે ઉત્પન કરે છે તે સમજાવો.
ઉત્તર:
જ્યારે શાળાના ઘંટ પર હથોડી અફાળવામાં આવે છે ત્યારે તે કંપન-ગતિ કરવા લાગે છે. પરિણામે કંપિત ઘંટમાંથી ધ્વનિ ઉત્પન્ન થાય છે.

પ્રશ્ન 2.
ધ્વનિતરંગોને યાંત્રિક તરંગો કેમ કહે છે?
ઉત્તર: જે તરંગના પ્રસરણ માટે માધ્યમ જરૂરી છે, તે તરંગને યાંત્રિક તરંગ કહે છે. ધ્વનિતરંગોના પ્રસરણ માટે પણ માધ્યમ જરૂરી છે. તેથી ધ્વનિતરંગોને યાંત્રિક તરંગો કહે છે.

અગત્યની જાણકારી:
યાંત્રિક તરંગોના પ્રસરણ માટે માધ્યમ સ્થિતિસ્થાપક હોવું જરૂરી છે.

• યાંત્રિક તરંગો માધ્યમના સ્થિતિસ્થાપકતાના ગુણધર્મને લીધે પ્રસરે છે.
• માધ્યમમાં યાંત્રિક તરંગના પ્રસરણ દરમિયાન વિક્ષોભ (વિક્ષોભ એટલે માધ્યમમાં ઉત્પન્ન કરવામાં આવેલ દખલ) પસાર થયા પછી કણો તેમના મૂળ સ્થાને પાછા આવે છે.
• કણો દોલન કરીને મૂળ મધ્યમાન સ્થાને પાછા આવે તે માટે પુનઃસ્થાપક બળ અને તેથી માધ્યમની સ્થિતિસ્થાપકતા (elasticity) જરૂરી છે.
• વળી, તરંગની અસર હેઠળ વિક્ષોભ પામેલ વિભાગ કેટલું સ્થાનાંતર કરશે, તે નક્કી કરવામાં માધ્યમનું જડત્વ (Inertia) ભાગ ભજવે છે.
• આમ, યાંત્રિક તરંગોના પ્રસારણ માટે માધ્યમની સ્થિતિસ્થાપકતા અને જડત્વ બંને જરૂરી છે.

પ્રશ્ન 3.
માની લો કે તમે તમારા મિત્ર સાથે ચંદ્ર પર ગયા છો. શું તમે તમારા મિત્ર દ્વારા ઉત્પન્ન કરવામાં આવેલ ધ્વનિ સાંભળી શકશો?
ઉત્તર:
ના. હું મારા મિત્ર દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલો ધ્વનિ સાંભળી છે શકીશ નહીં.
ધ્વનિતરંગોના પ્રસરણ માટે માધ્યમ (દા. ત., હવા) જરૂરી છે. ચંદ્ર પર વાતાવરણ (માધ્યમ) નથી. આમ, ચંદ્ર પર શૂન્યાવકાશ હોવાથી ધ્વનિતરંગોનું પ્રસરણ થતું નથી.

Intext પ્રશ્નોત્તર [પા.પુ. પાના નં. 166]

પ્રશ્ન 1.
તરંગનો કયો ગુણધર્મ નીચે દર્શાવેલ બાબતો નક્કી કરે છે?
(a) પ્રબળતા
ઉત્તરઃ
ધ્વનિતરંગનો કંપવિસ્તાર તેની પ્રબળતા નક્કી કરે છે.

(b) પિચ
ઉત્તરઃ
ધ્વનિતરંગની આવૃત્તિ તેની પિચ નક્કી કરે છે.

પ્રશ્ન 2.
અનુમાન લગાવો કે નીચેનામાંથી કયા ધ્વનિની પિચ વધારે છે?
(a) ગિટાર
(b) કારનું હૉર્ન
ઉત્તર:
(a) ગિટાર
કારણ કે ગિટાર વડે ઉદ્ભવતા ધ્વનિની આવૃત્તિ, કારના હૉર્ન વડે ઉદ્ભવતા ધ્વનિની આવૃત્તિ કરતાં વધુ હોય છે. તેથી ગિટારના ધ્વનિની પિચ, કારના હૉર્નના ધ્વનિની પિચ કરતાં વધુ હોય છે.

Intext પ્રશ્નોત્તર [પા.પુ. પાના નં. 167]

પ્રશ્ન 1.
કોઈ ધ્વનિતરંગ માટે તરંગલંબાઈ, આવૃત્તિ, આવર્તકાળ અને કંપવિસ્તાર એટલે શું?
ઉત્તર:
તરંગલંબાઈ (λ): સંગત તરંગમાં બે ક્રમિક સંઘનન (C) અથવા બે ક્રમિક વિઘનન (R) વચ્ચેના અંતરને સંગત તરંગની તરંગલંબાઈ કહે છે.

આવૃત્તિ (v): માધ્યમમાં કોઈ નિશ્ચિત બિંદુ પાસેથી એકમ સમયમાં પસાર થતા સંઘનનો અથવા વિઘનનોની સંખ્યાને ધ્વનિતરંગની આવૃત્તિ કહે છે.

આવર્તકાળ (T): માધ્યમમાં કોઈ નિશ્ચિત બિંદુ પાસેથી બે ક્રમિક સંઘનનો કે બે ક્રમિક વિઘનનોને પસાર થવા માટે લાગતા સમયને ધ્વનિતરંગનો આવર્તકાળ કહે છે.

કપવિસ્તાર (A): તરંગ-પ્રસરણની ઘટના દરમિયાન મૂળ મધ્યમાન સ્થાનથી કોઈ એક તરફ, માધ્યમના કણના મહત્તમ સ્થાનાંતરને તરંગનો કંપવિસ્તાર કહે છે.

પ્રશ્ન 2.
કોઈ ધ્વનિતરંગની તરંગલંબાઈ તથા આવૃત્તિ તેના વેગ સાથે કેવો સંબંધ ધરાવે છે?
ઉત્તર:
ધ્વનિતરંગની તરંગલંબાઈ λ, આવૃત્તિ v અને તરંગના 3 વેગ વચ્ચેનો સંબંધ u = vλ છે.
વેગ = આવૃત્તિ × તરંગલંબાઈ

પ્રશ્ન 3.
આપેલ માધ્યમમાં એક ધ્વનિતરંગની આવૃત્તિ 220 Hz અને ઝડપ 440 m s^-1 છે. આ તરંગની તરંગલંબાઈ ગણો.
ઉકેલઃ
અહીં, આવૃત્તિ v = 220 Hz; ઝડપ b = 440 m s^-1;
તરંગલંબાઈ λ = ?
u = Vλ
∴ λ = \(\frac{u}{v}\)
= \(\frac{440 \mathrm{~m} \mathrm{~s}^{-1}}{220 \mathrm{~Hz}}\) = 2 m

પ્રશ્ન 4.
કોઈ ધ્વનિ-સ્ત્રોતથી 450 m દૂર બેઠેલ કોઈ વ્યક્તિ 500 Hzનો ટોન સાંભળે છે. સ્ત્રોતથી વ્યક્તિ સુધી પહોંચવાવાળા બે ક્રમિક સંઘનન વચ્ચેનો સમયગાળો કેટલો હશે?
ઉકેલ:
અહીં, v = 500 Hz; આવર્તકાળ T = ?
હવે, બે ક્રમિક સંઘનન વચ્ચેનો સમયગાળો = તરંગનો આવર્તકાળ
∴ આવર્તકાળ T = \(\frac{1}{v}\)
= \(\frac{1}{500}\)
= 0.002 s
= 2 × 10^-3s

Intext પ્રશ્નોત્તર [પા.પુ. પાના નં. 167]

પ્રશ્ન 1.
ચોક્કસ તાપમાને હવા, પાણી, લોખંડ પૈકી કયા માધ્યમમાં ધ્વનિ સૌથી વધારે ઝડપથી ગતિ કરશે?
ઉત્તર:
ધ્વનિતરંગોની ઝડપ પ્રવાહી અને વાયુની સાપેક્ષે ઘન પદાર્થમાં સૌથી વધારે હોય છે. તેથી લોખંડમાં ધ્વનિતરંગોની ઝડપ સૌથી વધારે હશે.

Intext પ્રશ્નોત્તર [પા.પુ. પાના નં. 168]

પ્રશ્ન 1.
ધ્વનિની પ્રબળતા તથા ધ્વનિની તીવ્રતા વચ્ચેનો તફાવત જણાવો.
ઉત્તર:

ધ્વનિની પ્રબળતા	ધ્વનિની તીવ્રતા
1. પ્રબળ ધ્વનિ અને મૃદુ ધ્વનિ વચ્ચેનો તફાવત જેના લીધે શ્રોતાના કાનમાં ઉદ્ભવતી સંવેદના વડે નક્કી થાય છે, તેને ધ્વનિની પ્રબળતા કહે છે.	1. ધ્વનિની પ્રસરણ દિશાને લંબરૂપે રહેલા એકમ ક્ષેત્રફળમાંથી એક સેકન્ડમાં પસાર થતી ધ્વનિ-ઊર્જાને ધ્વનિની તીવ્રતા કહે છે.
2. તે સંપૂર્ણરૂપે કોઈ ભોતિક રાશિ નથી. તેને ચોક્કસપણે માપી શકાતી નથી.	2. તે સંપૂર્ણરૂપે એક ભૌતિક રાશિ છે, જેનું માપન ચોક્કસપણે થઈ શકે છે.
3. તે વ્યક્તિના કાનની સંવેદન-શીલતા પર આધારિત છે.	3. તે વ્યક્તિના કાનની સંવેદન-શીલતા પર આધારિત નથી.
4. ધ્વનિની પ્રબળતા ડેસિબલ – decibel (dB) એકમમાં મપાય છે.	4. ધ્વનિની તીવ્રતા W m-2 એકમમાં મપાય છે.
5. તેનું અસ્તિત્વ વ્યક્તિલક્ષી (Subjective) છે.	5. તેનું અસ્તિત્વ માત્રાલક્ષી  (Objective) છે.

Intext પ્રશ્નોત્તર [પા.પુ. પાના નં. 168]

પ્રશ્ન 1.
કોઈ પડઘો ૩s સમય પછી સંભળાય છે. જો ધ્વનિનો વેગ 342 ms^-1 હોય, તો સ્ત્રોત અને પરાવર્તક સપાટી વચ્ચેનું અંતર કેટલું હશે?
ઉત્તર:
ઉકેલઃ અત્રે, ધ્વનિનો વેગ = 342 m s^-1; સમય t = 3s
સ્રોત અને પરાવર્તક સપાટી વચ્ચેનું અંતર d = ?
પડઘો સંભળાય ત્યારે ધ્વનિ દ્વારા કરાયેલ કુલ અંતર
= ધ્વનિનો વેગ × સમય
∴ 2d = v × d
∴ d = \(\frac{v \times t}{2}\) = \(\frac{342 \times 3}{2}\) = 513m

Intext પ્રશ્નોત્તર [પા.પુ. પાના નં. 169]

પ્રશ્ન 1.
કૉન્સર્ટ હૉલની છતો વક્રાકાર કેમ હોય છે?
ઉત્તર:
કૉન્સર્ટ હૉલની છત વક્રાકાર બનાવવાથી અનિચ્છનીય અનુરણન નિવારી શકાય છે અને છત પરથી પરાવર્તન પામ્યા બાદ ધ્વનિ હૉલના દરેક ખૂણા | ભાગ સુધી પહોંચી શકે છે. જેથી પ્રેક્ષકો સ્પષ્ટ ધ્વનિ સાંભળી શકે છે.

Intext પ્રશ્નોત્તર [પા.૫. પાના નં 170]

પ્રશ્ન 1.
સામાન્ય મનુષ્ય માટે ધ્વનિ શ્રાવ્યતાનો વિસ્તાર કેટલો હોય છે?
ઉત્તર:
સામાન્ય મનુષ્ય માટે ધ્વનિ શ્રાવ્યતાનો વિસ્તાર 20 Hzથી 20,000 Hz જેટલો છે.

પ્રશ્ન 2.
નીચેનાની ધ્વનિ આવૃત્તિનો વિસ્તાર કેટલો હોય છે?
(a) અવશ્રાવ્ય ધ્વનિ
ઉત્તર:
અવશ્રાવ્ય ધ્વનિ 20 Hzથી ઓછી આવૃત્તિ

(b) પરાશ્રાવ્ય ધ્વનિ
ઉત્તર:
પરાશ્રાવ્ય ધ્વનિઃ 20,000 Hzથી વધારે આવૃત્તિ

Intext પ્રશ્નોત્તર [પા.પુ. પાના નં. 172]

પ્રશ્ન 1.
એક સબમરીન સોનાર સ્પંદ ઉત્પન્ન કરે છે. જો પાણીની અંદર રહેલ ખડક સાથે અથડાઈને 1.02 s બાદ પરાવર્તિત થતા હોય તથા ખારા પાણીમાં ધ્વનિની ઝડપ 1531 ms-1 હોય, તો ખડકનું અંતર શોધો.
ઉત્તર:
ઉકેલ: અહીં, સમય 1 = 1.02 s; ધ્વનિની ઝડપ D = 1531 m s^-1, સબમરીન અને પાણીની અંદર રહેલ ખડક વચ્ચેનું અંતર = d = ?
હવે, સોનાર સ્પંદ વડે કપાયેલ કુલ અંતર
= ધ્વનિની ઝડપ × સમય
∴ 2d = vt
∴ d = \(\frac{v t}{2}\)
= \(\frac{1531 \times 1.02}{2}\) = 780.81 m

GSEB Class 9 Science ધ્વનિ Textbook Activities

પ્રવૃત્તિ 12.1 [પા.પુ. પાના નં. 160].

• એક ધ્વનિ-ચીપિયો લઈ તેને રબરના પૅડ પર અથડાવી કંપન કરાવો. તેને તમારા કાનની નજીક લાવો.
• શું તમે કોઈ ધ્વનિ સાંભળી શકો છો?
• કંપિત ધ્વનિ-ચીપિયાની એક ભુજાને તમારી આંગળી વડે સ્પર્શ કરો અને તમને થતો અનુભવ તમારા મિત્રો સાથે ચર્ચા.
• હવે એક આધાર પરથી ટેબલ ટેનિસ બૉલ કે નાના પ્લાસ્ટિકના બૉલને દોરી વડે લટકાવો. (એક મોટી સોય અને દોરી લો. દોરાના એક છેડે ગાંઠ મારો અને સોયની મદદથી બૉલને દોરીમાં પરોવો.) કંપિત ધ્વનિ-ચીપિયાને હળવેથી બૉલના સંપર્કમાં લાવો. (આકૃતિ 12.1)
• અવલોકન કરો કે શું થાય છે અને તેની ચર્ચા તમારા મિત્રો સાથે કરો.

કંપિત ધ્વનિ-ચીપિયો લટકાવેલ ટેબલ ટેનિસ બૉલને સહેજ અડકાવેલ છે.

અવલોકન: હા, આપણે ધ્વનિ સાંભળી શકીએ છીએ.
અત્રે, જ્યારે ધ્વનિ-ચીપિયાને (સ્વરકાંટાને) રબરના પૅડ (નાની ગાદલી) સાથે અફાળવામાં આવે છે ત્યારે તેની ભુજાઓ કંપિત થાય છે. પરિણામે ધ્વનિ ઉત્પન્ન થાય છે.

→ જ્યારે કંપિત ધ્વનિ-ચીપિયાની એક ભુજાને આપણે આપણી એક આંગળી અડકાવીએ છીએ ત્યારે આપણને ઝણઝણાટીનો અનુભવ થાય છે. મતલબ કે આપણને ધ્વનિ-ઉત્પાદકના કંપનનો અહેસાસ થાય છે.

→ જ્યારે કપિત ધ્વનિ-ચીપિયાની એક ભુજાને હળવેથી (આકૃતિ 12.1 માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે) ટેબલ ટેનિસ બૉલના સંપર્કમાં લાવવામાં આવે છે ત્યારે બૉલમાં કંપન પેદા થાય છે અને આપણે ધ્વનિઉત્પાદકના કંપનીને જોઈ શકીએ છીએ.
નિષ્કર્ષઃ વસ્તુને અફાળીને જ્યારે કંપિત કરવામાં આવે છે ત્યારે – ધ્વનિ ઉત્પન્ન થાય છે.

પ્રવૃત્તિ 12.2 [પા.પુ. પાના નં. 160]

• એક બીકર અથવા ગ્લાસમાં ઉપરની કિનારી સુધી પાણી ભરો. કંપિત ધ્વનિ-ચીપિયાની એક ભુજાને આકૃતિ 12.2માં દર્શાવ્યા અનુસાર પાણીની સપાટી સાથે સ્પર્શ કરાવો.
• હવે, આકૃતિ 12.3માં દર્શાવ્યા અનુસાર કંપિત ધ્વનિ-ચીપિયાની બંને ભુજાઓને પાણીમાં ડુબાડો.
• બંને અવસ્થાઓમાં શું થાય છે તેનું અવલોકન કરો.
• તમારા મિત્રો સાથે વિચાર-વિમર્શ કરો કે આવું કેમ થાય છે?

કંપિત ધ્વનિ-ચીપિયાની એક ભુજાને પાણીની સપાટી સાથે સ્પર્શ કરાવેલ છે.

કંપિત ધ્વનિ-ચીપિયાની બંને ભુજાને પાણીમાં ડુબાડેલ છે.

અવલોકન: જ્યારે આકૃતિ 12.2માં દર્શાવ્યા મુજબ ધ્વનિચીપિયાની એક ભુજાને પાણીની સપાટીના સંપર્કમાં લાવવામાં આવે છે ત્યારે સપાટી પરનું પાણી કંપિત થાય છે અને જ્યાં ભુજા પાણીની સપાટીને અડકે છે ત્યાં જલતરંગ ઉદ્ભવે છે, જે સમગ્ર પાણીની સપાટી પર પ્રસરે છે.

→ જ્યારે આકૃતિ 12.3માં દર્શાવ્યા મુજબ ધ્વનિ-ચીપિયાની બંને ભુજાઓને (પાંખિયાઓને) પાણીમાં ડુબાડવામાં આવે છે ત્યારે બંને ભુજાઓમાંથી સ્વતંત્ર રીતે ઉદ્ભવતા જલતરંગો એકબીજા પર સંપાત થાય છે. તેથી પાણીની ઉપલી સપાટી વધારે ઉછળે છે. પરિણામે ગ્લાસમાંથી પાણી અલ્પપ્રમાણમાં બહાર તરફ છાંટા સ્વરૂપે છંટકાય છે.

નિષ્કર્ષ: કંપિત ધ્વનિ-ચીપિયાની એક ભુજા જ્યારે પાણીની સપાટીને અડકે છે ત્યારે પાણીની સમગ્ર સપાટી પર જલતરંગ પ્રસરે છે.
પણ જ્યારે કંપિત ધ્વનિ-ચીપિયાની બંને ભુજાઓને પાણીમાં ડુબાડવામાં આવે છે ત્યારે બંને ભુજાઓમાંથી સ્વતંત્ર રીતે ઉદ્ભવતાં ધ્વનિતરંગોના સંપાતીકરણને લીધે પાણીની ઉપલી સપાટી વધારે ઉછળે છે.
આમ, ધ્વનિ-ઉત્પાદક તેની સાથે સંપર્કમાં હોય તેવા માધ્યમને કંપિત કરે છે અને તેની યાંત્રિક ઊર્જા પાણીની ગતિ-ઊર્જામાં અવિર્ભાવ પામે છે.

પ્રવૃત્તિ 12.3 [પા.પુ. પાના નં. 161]

જુદાં જુદાં વાજિંત્રોની યાદી તૈયાર કરો તથા તમારા મિત્રો સાથે વિચાર-વિમર્શ કરો કે ધ્વનિ ઉત્પન્ન કરવા માટે આ વાજિંત્રોનો કયો ભાગ કંપન કરે છે.

ચર્ચા-વિચારણાઃ સંગીતનાં વાદ્યોના મુખ્ય ત્રણ પ્રકારો છે:

પ્રવૃત્તિ 12.4 [પા.પુ. પાના નં. 163]

• એક ક્લિંકી (Sinky – લાંબી સ્પ્રિંગ) લો. તેનો એક છેડો તમારા મિત્રને પકડવાનું કહો અને બીજો છેડો તમે પકડો. હવે આ લાંબી સ્વિંગને આકૃતિ 12.7 (a)માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે ખેંચો. હવે તેને તમારા મિત્ર તરફ અચાનક ધક્કો આપો. તમે શું જુઓ છો?
• જો તમે તમારા હાથથી ક્લિંકીને સતત આગળ-પાછળ એક પછી ? એક ધક્કો મારતા તથા ખેંચતા રહેશો તો તમે શું જોશો?
• જો તમે ક્લિંકી પર એક ચિહ્ન લગાવી દો તો તમે જોશો કે ક્લિંકી પર લગાડેલ ચિહ્ન વિક્ષોભના પ્રસરણની દિશાને સમાંતર આગળપાછળ ગતિ કરે છે.

[આકૃતિ 12.7: ક્લિંકીમાં સંગત તરંગો]

અવલોકન: જ્યારે ડાબી બાજુથી ક્લિંકીને માત્ર ખેંચવામાં આવે છે ત્યારે તેના ક્રમિક આંટાઓ વચ્ચેનું અંતર વધે છે, જે વિઘનનની સ્થિતિ દર્શાવે છે અને જ્યારે ડાબી બાજુથી ક્લિંકીને માત્ર ધક્કો મારવામાં આવે છે એટલે કે દબાવવામાં આવે છે ત્યારે તેના ક્રમિક આંટાઓ વચ્ચેનું અંતર ઘટે છે, જે સંઘનનની સ્થિતિ દર્શાવે છે.

→ જો ક્લિંકીને સતત આગળ-પાછળ એક પછી એક ખેંચતા તથા ધક્કો મારતાં રહીએ તો સમગ્ર લિંકીમાં વિઘનન અને સંઘનન ઉદ્ભવ્યા કરે છે, જે વારાફરતી ક્લિંકીમાં ગતિ કરે છે.
→ ક્લિંકીમાં ઉદ્ભવતો અને ગતિ કરતો આ પ્રકારનો વિક્ષોભ કે જે સંઘનન અને વિઘનનની શ્રેણી રચે છે, તેને સંગત તરંગ કહે છે.
→ આકૃતિ 12.7 (b)માં ક્લિંકી પર દર્શાવેલ ચિહ્ન ‘O’, વિક્ષોભના પ્રસરણની દિશાને સમાંતર આગળ-પાછળ ગતિ કર્યા કરે છે.

નિષ્કર્ષ: ક્લિંકીમાં ગતિ કરતો વિક્ષોભ એટલે સંગત તરંગ, જે સંઘનન અને વિઘનનની શ્રેણી સ્વરૂપે વિક્ષોભના પ્રસરણની દિશાને સમાંતર ગતિ કરે છે.
માધ્યમના કણો (અહીં ક્લિંકીના આંટાઓ) સંગત તરંગની પ્રસરણ દિશાને સમાંતર કંપિત થાય છે. ધ્વનિતરંગ પણ આ જ રીતે પ્રસરણ પામે છે. તેથી ધ્વનિતરંગને સંગતતરંગ કહે છે.

પ્રવૃત્તિ 12.5 [પા.પુ. પાના નં. 167]

• આકૃતિ 12.13માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે બે સમાન પાઇપ લો. તમે ચાર્ટ પેપરની મદદથી આવા પાઈપ બનાવી શકો છો.
• પાઇપોની લંબાઈ પૂરતી હોવી જોઈએ (ચાર્ટ પેપરની લંબાઈ જેટલી).
• તેમને દીવાલની નજીક ટેબલ પર વ્યવસ્થિત ગોઠવો. એક પાઇપના ખુલ્લા છેડા પાસે ઘડિયાળ મૂકો જ્યારે બીજા પાઈપ પાસે આ ઘડિયાળનો ધ્વનિ સાંભળવાનો પ્રયત્ન કરો.
• બને પાઇપોની સ્થિતિ એવી રીતે ગોઠવો કે જેથી તમને ઘડિયાળનો અવાજ સ્પષ્ટ સંભળાય.
• હવે આપાતકોણ અને પરાવર્તનકોણ માપો તથા તેમની વચ્ચેનો સંબંધ ચકાસો.
• જમણી બાજુની પાઇપને ઊર્ધ્વદિશામાં થોડે ઊંચે સુધી લઈ જાવ અને જુઓ શું થાય છે?

ધ્વનિના પરાવર્તનને લગતો પ્રયોગ

અવલોકનઃ જમણી બાજુની પાઇપમાં સંભળાતો ઘડિયાળનો (ટિક ટિક) અવાજ ધ્વનિના પરાવર્તનને લીધે છે.

→ પાઇપની જે સ્થિતિમાં અવાજ મોટો સંભળાય છે, તે સ્થિતિમાં ધ્વનિનો આપાતકોણ i અને પરાવર્તનકોણ r સમાન મળે છે. અર્થાત્ i = r જે ધ્વનિનો પરાવર્તનનો પહેલો નિયમ છે.
→ હવે, જમણી બાજુની પાઇપને ઊર્ધ્વદિશામાં થોડીક ઊંચે સુધી લઈ જતાં ધ્વનિ સંભળાતો બંધ થઈ જાય છે, કારણ કે હવે આપાત ધ્વનિ, લંબ ON અને પરાવર્તિત ધ્વનિ એક જ સમતલમાં નથી.
જ્યારે આપાત ધ્વનિ, લંબ ON અને પરાવર્તિત ધ્વનિ એક જ સમતલમાં હોય છે ત્યારે જ જમણી બાજુની પાઇપ મારફતે ધ્વનિ સંભળાય છે, જે ધ્વનિનો પરાવર્તનનો બીજો નિયમ છે.

નિષ્કર્ષ: પ્રકાશની જેમ જ ધ્વનિનું પરાવર્તન થઈ શકે છે અને ધ્વનિના કિસ્સામાં પણ પ્રકાશ માટેના પરાવર્તનના નિયમો પળાય છે.