TET DSC Science Sound ధ్వని Short Notes and Practice Test

ధ్వని అనేది ఒక శక్తి స్వరూపం. వస్తువుల కంపనాల వల్ల ధ్వని జనించి, తరంగాల రూపంలో ప్రయాణించి మన చెవిని చేరినప్పుడు వినికిడి జ్ఞానాన్ని కలిగిస్తుంది.

ధ్వని జనకాలు, ఉత్పత్తి మరియు ప్రసారం

 * ధ్వని జనకాలు & ఉత్పత్తి: కంపిస్తున్న ఏ వస్తువైనా ధ్వనిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. కంపిస్తున్న వస్తువులను ధ్వని జనకాలు అంటారు. (ఉదా: కంపించే స్వరతంత్రులు, శ్రుతిదండం, మోగుతున్న గంట).

 * ధ్వని ప్రసారం: ధ్వని ప్రయాణించడానికి యానకం (ఘన, ద్రవ లేదా వాయు పదార్థం) తప్పనిసరి. ధ్వని శూన్యంలో ప్రసరించదు.

 * వివిధ యానకాల్లో వేగం: ఘన పదార్థాలలో ధ్వని వేగం అత్యధికంగాను, వాయువులలో అత్యల్పంగాను ఉంటుంది.

   

   

   (గాలిలో 20^\circ\text{C} వద్ద ధ్వని వేగం సుమారుగా 343\text{ m/s}).

ధ్వని తరంగాలు – రకాలు & లక్షణాలు

ధ్వని తరంగాలు యాంత్రిక అనుదైర్ఘ్య తరంగాలు (Mechanical Longitudinal Waves).

 * అనుదైర్ఘ్య తరంగాలు: 

యానక కణాల కంపన దిశ, తరంగ ప్రసార దిశకు సమాంతరంగా ఉంటే వాటిని అనుదైర్ఘ్య తరంగాలు అంటారు. ఇవి సంపీడనాలు, విరళీకరణాల రూపంలో ప్రయాణిస్తాయి.

   * సంపీడనం (Compression): అధిక పీడనం మరియు అధిక సాంద్రత గల ప్రాంతం.

   * విరళీకరణం (Rarefaction): అల్ప పీడనం మరియు అల్ప సాంద్రత గల ప్రాంతం.

 * తిర్యక్ తరంగాలు (Transverse Waves):

 యానక కణాల కంపన దిశ, తరంగ ప్రసార దిశకు లంబంగా ఉండే తరంగాలు (శృంగాలు, ద్రోణుల రూపంలో ప్రయాణిస్తాయి. ఉదా: కాంతి, తాడులోని తరంగాలు).

ధ్వని తరంగ లక్షణాలు

| లక్షణం | నిర్వచనం | SI ప్రమాణం |

|---|---|---|

| తరంగదైర్ఘ్యం (\lambda) | రెండు వరుస సంపీడనాలు లేదా విరళీకరణాల మధ్య దూరం | మీటర్ (m) |

| పౌనఃపున్యం (f లేదా \nu) | ఒక సెకను కాలంలో పూర్తయ్యే కంపనాల సంఖ్య | హెర్ట్జ్ (Hz) |

| కంపన పరిమితి (A) | సమతాస్థితి నుండి కణం పొందే గరిష్ట స్థానభ్రంశం | మీటర్ (m) |

| ఆవర్తన కాలం (T) | ఒక పూర్తి కంపనం చేయడానికి పట్టే కాలం (T = \frac{1}{f}) | సెకను (s) |

| ధ్వని వేగం (v) | తరంగం ఒక సెకనులో ప్రయాణించే దూరం (v = f\lambda) | మీ/సె (m/s) |

ధ్వని ముఖ్య ధర్మాలు

 * స్థాయి (Pitch): ధ్వని యొక్క కీచుదనం లేదా బొంగురుతనాన్ని నిర్ణయించే లక్షణం. ఇది పౌనఃపున్యంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. (పౌనఃపున్యం పెరిగితే పిచ్ పెరుగుతుంది. ఉదా: స్త్రీలు, పిల్లల గొంతు).

 * తీవ్రత / ప్రబలత (Loudness): ధ్వని ఎంత గట్టిగా లేదా మెల్లగా వినబడుతుందో తెలియజేస్తుంది. ఇది కంపన పరిమితి వర్గానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది (\text{Loudness} \propto A^2). దీని ప్రమాణం డెసిబెల్ (dB).

 * గుణం / నాణ్యత (Quality / Timbre): ఒకే పిచ్, తీవ్రత కలిగిన వేర్వేరు ధ్వనులను (ఉదా: ఇద్దరు వ్యక్తుల గొంతులు లేదా వివిధ వాయిద్యాల శబ్దాలు) వేరుచేసి గుర్తించడానికి తోడ్పడే లక్షణం.

మానవ చెవి నిర్మాణం మరియు పనితీరు

మానవ చెవి మూడు ప్రధాన భాగాలుగా విభజించబడింది:

బాహ్య చెవి (తరంగాల సేకరణ) ──> మధ్య చెవి (కంపనాల విస్తరణ) ──> అంతర చెవి (విద్యుత్ సంకేతాలుగా మార్పు) ──> శ్రవణ నాడి ──> మెదడు

 * బాహ్య చెవి (Outer Ear):

   * చెవి దొప్ప (Pinna): పరిసరాల నుండి ధ్వని తరంగాలను సేకరిస్తుంది.

   * శ్రవణ కుల్య (Auditory Canal): సేకరించిన ధ్వనిని కర్ణభేరికి చేరవేసే మార్గం.

   * కర్ణభేరి (Tympanic Membrane): ధ్వని తరంగాలు తాకినప్పుడు కంపిస్తుంది.

 * మధ్య చెవి (Middle Ear):

   * ఇందులో మూడు చిన్న ఎముకలు ఉంటాయి: కూటకం (Malleus), దాగిలి (Incus), కర్ణాంతరాస్థి (Stapes - మానవ శరీరంలో అతిచిన్న ఎముక).

   * ఇవి కర్ణభేరి కంపనాలను దాదాపు 20 నుండి 30 రెట్లు విస్తరింపజేస్తాయి (Amplification).

 * అంతర చెవి (Inner Ear):

   * కర్ణావర్తం (Cochlea): ద్రవంతో నిండిన నత్తగుల్ల వంటి భాగం. ఇది కంపనాలను గ్రహించి విద్యుత్ తరంగాలుగా (నరాల సంకేతాలుగా) మారుస్తుంది.

   * శ్రవణ నాడి (Auditory Nerve): ఈ విద్యుత్ సంకేతాలను మెదడుకు చేరవేస్తుంది, దీనివల్ల వినికిడి కలుగుతుంది.

వినగలిగే అవధి (Audible Range)

 * శ్రవ్య ధ్వనులు (Audible Sounds): మానవ చెవి వినగలిగే పౌనఃపున్య పరిధి 20\text{ Hz} నుండి 20,000\text{ Hz} (20\text{ kHz}).

 * పరశ్రావ్యాలు (Infrasonics): 20\text{ Hz} కంటే తక్కువ పౌనఃపున్యం గల ధ్వనులు. తిమింగళాలు, ఏనుగులు, ఖడ్గమృగాలు, భూకంప తరంగాలు ఈ తరగతికి చెందుతాయి.

 * అతిధ్వనులు (Ultrasonics): 20,000\text{ Hz} కంటే ఎక్కువ పౌనఃపున్యం గల ధ్వనులు. గబ్బిలాలు, డాల్ఫిన్లు, కుక్కలు వీటిని వినగలవు/ఉత్పత్తి చేయగలవు.

ధ్వని పరావర్తనం & ప్రతిధ్వని

 * ధ్వని పరావర్తనం: ధ్వని తరంగాలు ఏదైనా అడ్డంకిని లేదా తలాన్ని తాకి తిరిగి వెనుకకు రావడాన్ని ధ్వని పరావర్తనం అంటారు. (పతన కోణం = పరావర్తన కోణం).

 * ప్రతిధ్వని (Echo): మూల ధ్వని గోడలు లేదా కొండలను తాకి పరావర్తనం చెంది తిరిగి వినబడటాన్ని ప్రతిధ్వని అంటారు.

   * మానవ మెదడులో ధ్వని అనుభూతి 0.1\text{ s} (1/10\text{ s}) పాటు నిలిచి ఉంటుంది (శ్రవణ స్థిరత).

   * ప్రతిధ్వని స్పష్టంగా వినబడటానికి ధ్వని జనకానికి, అవరోధానికి మధ్య కనీస దూరం గాలిలో 17.2\text{ మీటర్లు} ఉండాలి (d = \frac{v \times t}{2} = \frac{344 \times 0.1}{2} = 17.2\text{ m}).

అతిధ్వనుల (Ultrasonic Sounds) ఉపయోగాలు

 * వైద్య రంగంలో:

   * అల్ట్రాసోనోగ్రఫీ (USG): అంతర్గత అవయవాల (గర్భస్థ శిశువు, కాలేయం, గుండె-ఎకోకార్డియోగ్రఫీ) చిత్రాలను తీయడానికి.

   * లిథోట్రిప్సీ: మూత్రపిండాల్లోని రాళ్లను శస్త్రచికిత్స లేకుండా చిన్న ముక్కలుగా పొడి చేయడానికి.

 * పారిశ్రామిక రంగంలో: లోహపు దిమ్మెలు, భారీ నిర్మాణాల్లో కంటికి కనిపించని అంతర్గత పగుళ్లు, లోపాలను గుర్తించడానికి.

 * శుభ్రపరిచే ప్రక్రియ: చేరడానికి వీలుకాని ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల సూక్ష్మ భాగాలను ప్రత్యేక ద్రావణంలో ఉంచి అతిధ్వనుల ద్వారా శుభ్రం చేస్తారు.

 * సోనార్ (SONAR - Sound Navigation and Ranging): సముద్రాల లోతును, నీటి అడుగున ఉండే కొండలు, మంచుదిబ్బలు, మునిగిపోయిన ఓడలు మరియు జలాంతర్గాములను గుర్తించడానికి ఉపయోగిస్తారు.

 * జీవులలో: గబ్బిలాలు తమ ప్రయాణ మార్గంలోని అడ్డంకులను, ఆహారాన్ని గుర్తించడానికి ఎకోలొకేషన్ (Echolocation) పద్ధతిలో అతిధ్వనులను వాడతాయి.

ధ్వని కాలుష్యం (Noise Pollution)

 * నిర్వచనం: వినడానికి అసౌకర్యాన్ని, ఆరోగ్య సమస్యలను కలిగించే అవాంఛనీయమైన, తీవ్రమైన శబ్దాలను ధ్వని కాలుష్యం అంటారు (80\text{ dB} దాటిన శబ్దాలు హానికరం).

 * కారణాలు: వాహనాల రద్దీ, విమానాలు, పరిశ్రమల యంత్రాలు, లౌడ్‌స్పీకర్లు, బాణసంచా.

 * ప్రభావాలు: శాశ్వత/తాత్కాలిక వినికిడి లోపం, అధిక రక్తపోటు (BP), నిద్రలేమి, మానసిక ఆందోళన, ఏకాగ్రత తగ్గడం.

 * నివారణ చర్యలు: యంత్రాలు, వాహనాలకు సైలెన్సర్లు అమర్చడం, పరిశ్రమలను నివాస ప్రాంతాలకు దూరంగా ఏర్పాటు చేయడం, విరివిగా మొక్కలు నాటడం (గ్రీన్ మఫ్లర్ విధానం ధ్వనిని గ్రహిస్తుంది), లౌడ్‌స్పీకర్ల వాడకంపై సమయ పరిమితులు విధించడం.

సంగీత వాయిద్యాలు – వర్గీకరణ

ధ్వనిని ఉత్పత్తి చేసే భాగాన్ని బట్టి వాయిద్యాలను 4 రకాలుగా విభజిస్తారు:

 * తంతి వాయిద్యాలు (Chordophones): బిగించిన తీగలు కంపించడం ద్వారా ధ్వని ఉత్పత్తి అవుతుంది. (ఉదా: వీణ, సితార్, గిటార్, వయోలిన్).

 * వాయు / సుషిర వాయిద్యాలు (Aerophones): గొట్టంలోని గాలి స్తంభాలు కంపించడం ద్వారా ధ్వని వస్తుంది. (ఉదా: పిల్లనగ్రోవి/ఫ్లూట్, షెహనాయ్, శంఖం, నాదస్వరం).

 * అవనద్ధ / చర్మ వాయిద్యాలు (Membranophones): సాగదీసిన చర్మ పొరను చేతితో లేదా పుల్లలతో కొట్టినప్పుడు కంపిస్తుంది. (ఉదా: మృదంగం, తబలా, డోలు, డప్పు).

 * ఘన వాయిద్యాలు (Idiophones): లోహం లేదా చెక్కతో చేసిన ఘన భాగాలను ఒకదానితో ఒకటి కొట్టినప్పుడు ధ్వనిస్తాయి. (ఉదా: మంజీర/తాళాలు, జలతరంగిణి, ఘటం).

Practice Test 

https://guruvu.co.in/tet/sound.php