Samacheer Kalvi 10th Science Books Tamil Medium Acoustics

அறிவியல் : அலகு 5 : ஒலியியல்

I. சரியான விடையைத் தேர்ந்தெடுத்து எழுதுக

1. ஒலி அலைகள் காற்றில் பரவும் போது அதன் துகள்கள்

1. அலையின் திசையில் அதிர்வுறும்.
2. அதிர்வுறும், ஆனால் குறிப்பிட்டத் திசை இல்லை.
3. அலையின் திசைக்கு செங்குத்தாக அதிர்வுறும்
4. அதிர்வுறுவதில்லை.

விடை ; அலையின் திசையில் அதிர்வுறும்.

2. வாயு ஊடகத்தில் ஒலியின் திசைவேகம் 330 மீவி-1. வெப்பநிலை மாறிலியாக இருக்கும் போது, அதன் அழுத்தம் 4 மடங்கு உயர்த்தப்பட்டால், ஒலியின் திசைவேகம்

1. 330 மீவி^-1
2. 660 மீவி^-1
3. 156 மீவி^-1
4. 990 மீவி^-1

விடை ; 330 மீவி^-1

3. மனிதனால் உணரக்கூடிய செவியுணர் ஒலியின் அதிர்வெண்

1. 50 kHz
2. 20 kHz
3. 15000 kHz
4. 10000 kHz

விடை ; 20 kHz

4. காற்றில் ஒலியின் திசைவேகம் 330 மீவி-1. அதன் வெப்பநிலை இரட்டிப்பாக்கப்பட்டு, அழுத்தம் பாதியாகக் குறைக்கப்பட்டால் ஒலியின் திசைவேகம் காண்க.

1. 330 மீவி^-1
2. 165 மீவி^-1
3. 330 × √2 மீவி^-1
4. 320 × √2 மீவி^-1

விடை ; 330 × √2 மீவி^-1

5. 1.25 × 104 Hz அதிர்வெண் உடைய ஒலியானது 344 மீவி-1 வேகத்தில் பரவுகிறது எனில், அதன் அலை நீளம்?

1. 27.52 மீ
2. 275.2 மீ
3. 0.02752 மீ
4. 2.752 மீ

விடை ; 0.02752 மீ

6. ஒரு ஒலி அலையானது எதிரொலிக்கப்பட்டு மீண்டும் அதே ஊடகத்தில் பரவும்போது, கீழ்கண்டவற்றுள் எது மாற்றமடையும்

1. வேகம்
2. அதிர்வெண்
3. அலைநீளம்
4. எதுவுமில்லை

விடை ; எதுவுமில்லை

7. ஒரு கோளின் வளிமண்டலத்தில் ஒலியின் திசைவேகம் 500 மீவி-1 எனில் எதிரொலி கேட்க ஒலி மூலத்திறகும், எதிரொலிக்கும் பரப்பிற்கும் இடையே தேவையான குறைந்தபட்சத் தொலைவு என்ன?

1. 17 மீ
2. 20 மீ
3. 25 மீ
4. 50 மீ

விடை ; 25 மீ

II. கோடிட்ட இடங்களை நிரப்புக

1. ஒரு துகளானது ஒரு மையப்புள்ளியிலிருந்து முன்னும், பின்னும் தொடர்ச்சியாக இயங்குவது ___________ ஆகும்.

விடை ; அதிர்வுகள்

2. ஒரு நெட்டலையின் ஆற்றலானது தெற்கிலிருந்து வடக்காகப் பரவுகிறது எனில், ஊடகத்தின் துகள்கள் ___________ லிருந்து ___________ நோக்கி அதிர்வடைகிறது.

விடை ; தெற்கிலிருந்து  வடக்கு

3. 450 Hz அதிர்வெண் உடைய ஊதல் ஒலியானது 33 மீவி-1 வேகத்தில் ஓய்வு நிலையிலுள்ள கேட்குநரை அடைகிறது. கேட்குநரால் கேட்கப்படும் ஒலியின் அதிர்வெண் _________ (ஒலியின் திசைவேகம் = 330 மீவி^-1).

விடை ; 500 Hz

4. ஒரு ஒலி மூலமானது 40 கிமீ / மணி வேகத்தில், 2000 Hz அதிர்வெண்ணுடன் கேட்குநரை நோக்கி நகர்கிறது. ஒலியின் திசைவேகம் 1220 கிமீ / மணி எனில் கேட்குநரால் கேட்கப்படும் தோற்ற அதிர்வெண் ___________

விடை ; 2067 Hz

III. சரியா, தவறா? (தவறு எனில் காரணம் தருக.)

1. ஒலியானது திட, திரவ, வாயு மற்றும் வெற்றிடத்தில் பரவும். ( தவறு )

• ஒலியானது திட, திரவ, வாயுக்களில் பரவுகிறது. வெற்றிடத்தில் பரவாது.

2. நில அதிர்வின் போது உருவாகும் அலைகள் குற்றொலி அலைகள் ஆகும். ( சரி )

3. ஒலியின் திசைவேகம் வெப்பநிலையைச் சார்ந்தது அல்ல. ( தவறு )

• ஒலியின் திசைவேகம் வெப்பநிலையைச் சார்ந்தது.

4. ஒலியின் திசைவேகம் திரவங்களைவிட வாயுக்களில் அதிகம். ( தவறு )

• ஒலியின் திசைவேகம் திரவங்களைவிட வாயுக்களில் குறைவு

IV. பொருத்துக

1. குற்றொலி – இறுக்கங்கள்
2. எதிரொலி – 22 kHz
3. மீயொலி – 10 Hz
4. அழுத்தம் மிகுந்த பகுதி – அல்ட்ரா சோனோ கிராபி

விடை ; 1 – C, 2 – D, 3 – B, 4 – A

V. பின்வரும் வினாக்களில் கூற்றும் அதனையடுத்து காரணமும் கொடுக்கப் பட்டுள்ளன. பின்வருவனவற்றுள் எது சரியான தெரிவோ அதனைத் தெரிவு செய்க.

அ) கூற்று மற்றும் காரணம் ஆகிய இரண்டும் சரி. மேலும், காரணம் கூற்றுக்கு சரியான விளக்கம்

ஆ) கூற்று மற்றும் காரணம் ஆகிய இரண்டும் சரி. ஆனால், காரணம் கூற்றுக்கு சரியான விளக்கமல்ல.

இ) கூற்று சரியானது. ஆனால் காரணம் சரியல்ல.

ஈ) கூற்று தவறானது. ஆனால், காரணம் சரியானது.

1. கூற்று : காற்றின் அழுத்த மாறுபாடு ஒலியின் திசைவேகத்தைப் பாதிக்கும்.

காரணம் : ஏனெனில் ஒலியின் திசைவேகம், அழுத்தத்தின் இருமடிக்கு நேர்தகவில் இருக்கும்.

• கூற்றும் காரணமும் தவறு

2. கூற்று : ஒலி வாயுக்களை விட திடப்பொருளில் வேகமாகச் செல்லும்.

காரணம் : திடப்பொருளின் அடர்த்தி, வாயுக்களை விட அதிகம்.

• கூற்று சரியானது. ஆனால் காரணம் சரியல்ல.

VI. குறு வினாக்கள்

1. நெட்டலை என்றால் என்ன?

ஒரு ஊடகத்தில் ஒலியலை பரவும் திசையிலே துகள்கள் அதிர்வுற்றால் அதனை நெட்டலை எனலாம்.

2. செவியுணர் ஒலியின் அதிர்வெண் என்ன?

20 Hz முதல் 20,000 Hz இடைப்பட்ட அதிர் உடைய ஒலி அலைகள் செவியுணர் ஒலியின் அதிர்வெண் ஆகும்

3. எதிரொலிக்குத் தேவையான குறைந்தபட்சத் தொலைவு என்ன? ‘

எதிரொலி கேட்க வேண்டும் எனில், ஒலி மூலத்திற்கும், எதிரொலிப்புப் பரப்பிற்கும் இடையே குறைந்தபட்சம் 17.2மீ தொலைவு இருக்க வேண்டும்.

4. அலைநீளம் 0.20 மீ உடைய ஒலியானது 331 மீவி^-1 வேகத்தில் பரவுகிறது எனில், அதன் அதிர்வெண் என்ன?

அலைநீளம் λ	= 0.20 மீ
ஒலியின் வேகம் v	= 331 மீவி-1
அதிர்வெண் n	= ?
v	= vλ
n	=v/λ = 3.31/0.20 = 1665 Hz

5. மீயொலியை உணரும் ஏதேனும் மூன்று விலங்குகளைக் கூறுக?

1. நாய்
2. வெளவால்
3. டால்பின்

VII. சிறு வினாக்கள்:

1. ஒலியானது கோடை காலங்களை விட மழைக் காலங்களில் வேகமாகப் பரவுவது ஏன்?

காற்றின் ஈரப்பதம் அதிகரிக்கும்போத ஒலியின் திசைவேகமும் அதிகரிப்பதால் தான் மழைக்காலங்களில் தொலைவிலிருந்து வரக்கூடிய ஒலியைத் தெளிவாக கேட்க முடிகிறது.

2. இராஜஸ்தான் பாலைவனங்களில் காற்றின் வெப்பநிலை 46^oC ஐ அடைய இயலும். அந்த வெப்பநிலையில் காற்றில் ஒலியின் திசைவேகம் என்ன? (V_o = 331 மீவி^-1 ).

வெப்பநிலை	= 46oC
ஒலியின் திசைவேகம்	= 331 மீவி-1
46oC-ல் ஒலியின் திசைவேகம்	= ?
VT	= VT + 0.61 T மீவி-1
n	= 331 + 0.60 x 46 = 358.6 மீவி-1

3. இசையரங்கங்களின் மேற்கூரை வளைவாக இருப்பது ஏன்?

இசையரங்கத்தின் மேற்கூரையின் வளைவில் ஒலியானது எங்கு மோதினாலும் அதன் வளையத்தின் ஒரு குவியப் புள்ளியிலிருந்து மற்றொரு குவியப் புள்ளியில் குவிக்கப்படுகிறது.

இதனால் இசையரங்கத்தில் எழுப்பப்படும் ஒலியாது மீண்டும் மீண்டும் எதிரொலித்து அதனுள் அமரந்து இருக்கும் அனைவரின் செவியையும் தெளிவாக சென்றடைகிறது.

4. டாப்ளர் விளைவு நடைபெற முடியாத இரண்டு சூழல்களைக் கூறுக.

• ஒலி மூலம் மற்றும் கேட்குநர் இரண்டும் ஓய்வு நிலையில் இருக்கும் போது.
• ஒலி மூலம் மற்றும் கேட்குநர் சம இடைவெளியில் நகரும்போது.
• ஒலி மூலம் மற்றும் கேட்குநர் ஒன்றுக்கொன்று செங்குத்தாக நகரும்போது.
• ஒலி மூலமானது வட்டப்பாதையின்மையப்பகுதியில் அமைந்து, கேட்குநர் வட்டப்பாதையில் நகரும்போது.

VIII. கணக்கீடுகள்

1. ஒரு ஊடகத்தில் 200 Hz அதிர்வெண் உடைய ஒலியானது 400 மீவி-1 வேகத்தில் பரவுகிறது ஒலி அலையின் அலைநீளம் காண்க.

ஒலியின் அதிர்வெண் n = 200 Hz

ஒலியின் வேகம் v = 400 m/s

ஒலியின் அலைநீளம் λ = ?

Vλ λ	= nλ= v/n= 400 m/s / 200 Hzl = 2 m.

2. வானத்தில் மின்னல் ஏற்பட்டு 9.8 விநாடிகளுக்குப் பின்பு இடியோசை கேட்கிறது. காற்றில் ஒலியின் திசைவேகம் 300 மீவி^-1 எனில் மேகக்கூட்டங்கள் எவ்வளவு உயரத்தில் உள்ளது?

ஒலியின் திசைவேகம் v	= 330 மீ/வி
கால அளவு t	= 9.8 வி
மேகக்கூட்டங்களின் உயரம் h	= v x t
	= 330 x 9.8 = 3234 m
மேகக்கூட்டங்களின் உயரம் h	= 3.234 km

3. ஒருவர் 600 Hz அதிர்வெண் உடைய ஒலி மூலத்திலிருந்து 400 மீ தொலைவில் அமர்ந்துள்ளார். ஒலி மூலத்திலிருந்து வரும் அடுத்தடுத்த இறுக்கங்களுக்கான அலைவு நேரத்தைக் காண்க?

ஒலியின் அதிர்வெண் = 600 Hz அலைநீளம் T = ?

TT	= 1/n= 1/600 Hz = 0.0016 Sec.

4. ஒரு கப்பலிலிருந்து கடலின் ஆழத்தை நோக்கி மீயொலிக் கதிர்கள் செலுத்தப்படுகிறது. கடலின் ஆழத்தை அடைந்து எதிரொலித்து 1.6 விநாடிகளுக்குப் பிறகு ஏற்பியை அடைகிறது எனில் கடலின் ஆழம் என்ன? (கடல் நீரில் ஒலியின் திசைவேகம் 1400 மீவி^-1 )

மீயொலிக் கதிர்கள் எடுத்துக்கொண்ட கால அளவு= 1400 m/s^-1, T = 1.6 sec,

2dd	= vt= vt/2= 1400 × 1.6 / 2 = 700 × 1.6= 1120 m.

5. ஒருவர் 680 மீ இடைவெளியில் அமைந்துள்ள இரண்டு செங்குத்தானச் சுவர்களுக்கு இடையே நிற்கி. அவர் தனது கைகளைத் தட்டும் ஒசையானது எதிரொளித்து முறையே 0.9 விநாடி மற்றும் 1.1 விநாடி இடைவெளியில் கேட்கிறது காற்றில் ஒலியின் திசைவேகம் என்ன?

t	= 1.1 + 0.9 s
	= 2 s
d	= Ct/2 C = 2d/t = 2 x 680 / 2
	= 680 m/s-1.

6. இரண்டு கேட்குநர்கள் 4.5 கி.மீ இடைவெளியில் இரண்டு படகுகளை நிறுத்தியுள்ளனர். ஒரு படகிலிருந்து, நீரின் மூலம் செலுத்தப்படும் ஒலியானது 3 விநாடிகளுக்குப் பிறகு மற்றொரு படகை அடைகிறது. நீரில் ஒலியின் திசைவேகம் என்ன?

படகுகளின் தொலைவு	= 4.5 km = 4500 m
ஒலியின் கால அளவு	= 3 s
ஒலியின் திசைவேகம்	= தொலைவு / கால அளவு
	= 4500/3 = 1500 மீ.வி-1

7. கப்பலிலிருந்து அனுப்பப்பட்ட மீயொலியானது கடலின் ஆழத்தில் எதிரொலித்து மீண்டு ஏற்பியை அடைய 1 விநாடி எடுத்துக்கொள்கிறது. நீரில் ஒலியின் வேகம் 1450 மீவி^-1 எனில் கடலின் ஆழம் என்ன?

மீயொலியின் கால அளவு	= 1 s
நீரில் ஒலியின் வேகம்	= 1450 மீவி-1
கடலின் ஆழம்	= வேகம் x காலம் / 2
	= 1450 x 1 / 2 = 725 மீ

IX. நெடு வினாக்கள்

1. வாயுக்களில் ஒலியின் திசைவேகத்தைப் பாதிக்கும் காரணிகள் எவை?

அடர்த்தியின் விளைவு:-

வாயுக்களில் ஒலியின் திசைவேகம் அதன் அடர்த்தியின் இருமடி மூலத்திற்கு எதிர் தகவில் அமையும். எனவே வாயுக்களின் அடர்த்தி அதிகரிக்கும் போது திசைவேகம் குறைகிறது.

v α √1/d

வெப்பநிலையின் விளைவு:-

வாயுக்களில் ஒலியின் திசைவேகம், அதன் வெப்பநிலையின் இருமடி மூலத்திற்கு நேர் தகவில் அமையும். எனவே வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது, திசைவேகமும் அதிகரிக்கிறது. v α √T . வெப்பநிலை T°C ல் திசைவேகமானது.

V_T = (v_o + 0.61 T)m s^-1

இங்கு v_o என்பது 0°C வெப்பநிலையில் வாயுக்களில் ஒலியின் திசைவேகம் ஆகும். காற்றிற்கு v_o = 331 மீவி^-1 எனவே ஒவ்வொரு டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலை அதிகரிப்பிற்கும் திசைவேகமானது 0.61 மீவி^-1 அதிகரிக்கிறது.

ஒப்புமை ஈரப்பதத்தின் விளைவு:-

காற்றின் ஈரப்பதம் அதிகரிக்கும் போது ஒலியின் திசைவேகமும் அதிகரிக்கிறது. எனவே தான் மழைக்காலங்களில் தொலைவிலிருந்து வரக்கூடிய ஒலியைத் தெளிவாகக் கேட்க முடிகிறது.

2. ஒலி எதிரொலித்தல் என்றால் என்ன? விவரி

ஒலியானது ஒரு ஊடகத்திலிருந்து மற்றொரு ஊடகத்திற்கு பரவும் போது இரண்டாவது ஊடகத்தால் எதிரொலிக்கப்பட்டு முதலாம் ஊடகத்திற்கு திருப்பி அனுப்பப்படும் நிகழ்வே ஒலி எதிரொலித்தல் எனப்படும்.

அ) அடர்குறை ஊடகத்தின் விளிம்பில் எதிரொலிப்பு

திடப்பொருளில் பயணிக்கும் ஒலி அலையின் இறுக்கங்கள் காற்று ஊடகத்தின் விளிம்பை அடைவதாகக் கொள்வோம். அப்போது இறுக்கங்களானது, காற்று ஊடகத்தின் பரப்பில் F என்ற விசையைச் செலுத்தும். அடர்குறை ஊடகம் (காற்று) குறைந்த அளவு உருக்குலைக்கும் பண்பை பெற்றுள்ளதால் இரண்டையும் பிரிக்கும் மேற்பரப்பு பின்னோக்கித் தள்ளப்படுகிறது. இதனால் அடர்குறை ஊடகத்தில் துகள்கள் மிக எளிதாக இயங்குவதால் விளிம்புப்பகுதியில் தளர்ச்சிகள் தோன்றுகின்றன. இடமிருந்து வலமாக பயணித்த இறுக்கங்கள் எதிரொலிக்கப்பட்ட பின் தளர்ச்சிகளாக மாறி வலது புறத்திலிருந்து இடது புறமாகப் பரவுகிறது

அடர்குறை ஊடகத்தின் விளிம்பில் ஒலி அலைகளின் எதிரொலிப்பு

ஆ) அடர்மிகு ஊடகத்தின் விளிம்பில் எதிரொலிப்பு

ஒரு நெட்டலையானது ஊடகத்தில் பரவும் போது இறுக்கங்களாகவும், தளர்ச்சிகளாகவும் பரவும். ஒலி அலையின் இறுக்கங்கள் இடமிருந்து வலமாக பரவி ஒரு சுவரில் மோதிக்கொள்வதாக கருதிக் கொள்வோம். அவ்வாறு மோதிக்கொள்ளும் போது இறுக்கங்கள் சுவரினை நோக்கி F என்ற ஒரு விசையை செயல்படுத்தும். அதே வேளையில் சுவரானது அதற்கு சமமான மற்றும் எதிர் திசையில் R = -F என்ற விசையை திரும்பச் செலுத்தும். இதனால் சுவற்றின் அருகில் மீண்டும் இறுக்கங்கள் ஏற்படும். இவ்வாறு இறுக்கங்கள் சுவரில் மோதி மீண்டும் இறுக்கங்களாகவே எதிரொலிக்கிறது. அதன் திசை மட்டும் மாறியிருக்கும்.

அடர்மிகு ஊடகத்தின் விளிம்பில் ஒலி அலைகளின் எதிரொலிப்பு

இ) வளைவானப் பரப்புகளில் ஒலி எதிரொலிப்பு

வளைவானப் பரப்புகளில் பட்டு மோதி எதிரொலிக்கும் போது அதன் செறிவு மாறுகிறது. குவிந்த பகுதிகளில் மோதி எதிரொலிக்கும் போது எதிரொலித்த அலைகள் விரிவடைந்து செல்கிறது. அதன் செறிவும் குறைகிறது. அதேபோல குழிவான பகுதிகளில் மோதி எதிரொலிக்கும் போது எதிரொலித்த அலைகள் ஒரு புள்ளியில் குவிக்கப்படுகிறது. எனவே எதிரொலித்தக் கதிர்களின் செறிவும் ஒரு புள்ளியில் குவிக்கப்படுகிறது.

3. அ) மீயொலி அதிர்வுறுதல் என்றால் என்ன?

20,000 Hz க்கும் அதிகமான அதிர்வெண் கொண்ட ஒலி அலைகள் ஏற்படுத்தும் அதிர்வுகள் மீயொலி அதிர்வுறுதல் ஆகும்.

ஆ) மியொலி அதிர்வுறுதலின் பயன்கள் யாவை?

• மகப்பேறியல் துறையில் அல்ட்ரா சோனா கிராபி கருவியல் பயன்படுகிறது. இதன் மூலம் தாயின் கருப்பையில் உள்ள கருவின் வளர்ச்சியினைக் கண்டறிய பயன்படுகிறது.
• சோனார் (SONAR) கருவி மூலம் கடல் வாழ் உயிரினங்கள் மற்றும் நீர் மூழ்கி கப்பல்களை கண்டறியாம்.
• சிறுநீரகத்தில் அடைபட்டுள்ள கற்களை கண்டறிய பயன்படுகிறது.
• எலிகள் மற்றும் கரப்பான் பூச்சிகளை விரட்ட பயன்படுகிறது.

இ) மீயொலி அதிர்வுகளை உணரும் ஏதேனும் மூன்று விலங்குகளைக் கூறுக.

1. கொசு
2. நாய்
3. வௌவால்
4. டால்பின்

4. எதிரொலி என்றால் என்ன?

எதிரொலி என்பது ஒலியானது, பிரதிபலித்து மீண்டும், மீண்டும் கேட்பதே  எதிரொலி ஆகும்

அ) எதிரொலி கேட்பதற்கான இரண்டு நிபந்தனைகளைக் கூறுக.

1. எழுப்பப்படும் ஒலிக்கும், எதிரொலிக்கும் இடையே 0.1 விநாடிகள் இருக்க வேண்டும்.
2. எதிரொலிக் கேட்பதற்கான குறைந்தபட்சத் தொலைவு 17.2 மீ ஆகும்.

ஆ) எதிரொலியின் மருத்துவ பயன்களைக் கூறுக.

எதிரொலித் தத்துவம் மகப்பேறியல் துறையில் அல்ட்ரா சோனோ கிராபி கருவியில் பயன்படுகிறது. இதைப் பயன்படுத்தி தாயின் கருப்பையில் உள்ள கருவின் வளர்ச்சியினை ஆராய்ந்தறியப் பயன்படுகிறது.

இ) எதிரொலியைப் பயன்படுத்தி ஒலியின் திசைவேகத்தைக் காண்க?

தேவையான கருவிகள்

• ஒலி மூலம்
• அளவு நாடா
• ஒலி ஏற்பி
• நிறுத்துக் கடிகாரம்

செய்முறை

1. ஒலி மூலத்திற்கும், எதிரொலிப்புப் பரப்பிற்கும் இடையேயானத் தொலைவை (d) அளவு நாடாவைப் பயன்படுத்தி அளந்து கொள்ளவும்.
2. ஒலி ஏற்பியை ஒலி மூலத்திற்கு அருகில் வைக்கவும். தற்போது ஒலி சமிக்ஞைகள் ஒலி மூலத்திலிருந்து வெளிப்படும்.
3. நிறுத்துக் கடிகாரத்தைப் பயன்படுத்தி ஒலி மூலத்திலிருந்து வெளிப்பட்ட ஒலி சமிக்ஞைகளுக்கும், எதிரொலித்து வந்த ஒலி சமிக்ஞைகளுக்கும் இடையேயான கால இடைவெளியைக் குறித்துக் கொள்ளவும். கால இடைவெளியை‘t’ எனவே ஒலியின் திசைவேகமானது
4. இந்த சோதனையை மூன்று அல்லது நான்கு முறைசெய்து பார்க்கவும். சராசரி கால இடைவெளியைக் கணக்கிடவும்.

ஒலியின் திசைவேகம் கணக்கிடல்

ஒலி மூலத்திலிருந்து வெளியான ஒலித்துடிப்பு ஒலி மூலத்திலிருந்து சுவர் வரை சென்று பின்னர் எதிரொலித்து ஒலி மூலம் வரையுள்ள 2d தொலைவை t நேரத்தில் கடந்து செல்கிறது. எனவே

ஒலியின் திசைவேகம் (v)

= கடந்த தொலைவு / எடுத்துக் கொண்ட நேரம்= 2d/t