Sound Waves: Characteristics and Applicationsध्वनि तरंगें: अभिलक्षण और अनुप्रयोगSound Waves: Characteristics aur Applications
Class 9 Science · Chapter 10 · Exam notesकक्षा 9 विज्ञान · अध्याय 10 · परीक्षा नोट्सClass 9 Science · Chapter 10 · Exam notes
Simple exam notes for every chapter · school exams + a strong base for the Class 10 boardहर अध्याय के आसान परीक्षा नोट्स · स्कूल परीक्षा + कक्षा 10 बोर्ड की मज़बूत नींवHar chapter ke simple exam notes · school exams + Class 10 board ki strong base
ColourरंगColour
Fontफ़ॉन्टFont
📋 In this chapterइस अध्याय मेंIs chapter mein
Topics in the order of the book. Tap a topic to jump to its notes.टॉपिक किताब के क्रम में। टॉपिक पर टैप करें, नोट्स पर पहुँचें।Topics book ke order mein. Topic par tap kijiye, notes par pahunchiye.
- Production of soundध्वनि का उत्पादनSound ka production
- Sound needs a mediumध्वनि को माध्यम चाहिएSound ko medium chahiye
- Sound as a longitudinal waveअनुदैर्घ्य तरंग के रूप में ध्वनिLongitudinal wave ke roop mein sound
- Characteristics of a sound waveध्वनि तरंग के अभिलक्षणSound wave ki characteristics
- Speed of soundध्वनि की चालSound ki speed
- Pitch, loudness and range of hearingतारत्व, प्रबलता और श्रव्य परासPitch, loudness aur hearing range
- Reflection of sound and echoध्वनि का परावर्तन और प्रतिध्वनिSound ka reflection aur echo
- Ultrasound, infrasound and sonarपराश्रव्य, अवश्रव्य और सोनारUltrasound, infrasound aur sonar
Start here: the must-know basics of this chapter.यहाँ से शुरू करें: इस अध्याय की ज़रूरी बेसिक बातें।Yahan se shuru kijiye: is chapter ki zaroori basic baatein.
Sound = vibration + medium. Lock in the wave terms (λ, ν, T, amplitude) and the two formulas v = λν and d = vt/2 — almost every numerical here is one of these. Then learn pitch vs loudness, echo (0.1 s, 17 m) and ultrasound uses.ध्वनि = कंपन + माध्यम। तरंग पद (λ, ν, T, आयाम) और दो सूत्र v = λν तथा d = vt/2 पक्के कीजिए — यहाँ लगभग हर आंकिक प्रश्न इन्हीं में से है। फिर तारत्व बनाम प्रबलता, प्रतिध्वनि (0.1 s, 17 m) और पराश्रव्य के उपयोग।Sound = vibration + medium. Wave terms (λ, ν, T, amplitude) aur do formulas v = λν aur d = vt/2 pakke kijiye — yahan lagbhag har numerical inhi mein se hai. Phir pitch vs loudness, echo (0.1 s, 17 m) aur ultrasound ke uses.
- Source vibrates (string, membrane, air column, vocal cords)स्रोत कंपन करता है (तार, झिल्ली, वायु स्तंभ, वाक्-तंतु)Source vibrate karta hai (string, membrane, air column, vocal cords)
- Nearby particles pushed → compressions and rarefactionsपास के कण धकेले जाते हैं → संपीडन और विरलनPaas ke particles dhakele jaate hain → compressions aur rarefactions
- Longitudinal wave moves through the medium; energy travels, particles oscillateअनुदैर्घ्य तरंग माध्यम में चलती है; ऊर्जा चलती है, कण दोलन करते हैंLongitudinal wave medium mein chalti hai; energy chalti hai, particles oscillate karte hain
- Reaches the ear: frequency → pitch, amplitude → loudnessकान तक पहुँचती है: आवृत्ति → तारत्व, आयाम → प्रबलताKaan tak pahunchti hai: frequency → pitch, amplitude → loudness
- Hits a far hard surface → reflects as an echoदूर की कठोर सतह से टकराकर → प्रतिध्वनि के रूप में लौटती हैDoor ki hard surface se takra kar → echo ki tarah lautti hai
🏅 Must-know minimumज़रूरी न्यूनतमZaroori minimum
- Sound needs vibration and a medium; bell jar experiment.
- Longitudinal vs transverse; compression vs rarefaction.
- Define λ, ν, T, amplitude; T = 1/ν.
- v = λν numericals (two of them).
- Echo: 0.1 s rule, 17 m minimum, d = vt/2.
- Uses of ultrasound and sonar.
- ध्वनि को कंपन और माध्यम चाहिए; बेल जार प्रयोग।
- अनुदैर्घ्य बनाम अनुप्रस्थ; संपीडन बनाम विरलन।
- λ, ν, T, आयाम की परिभाषा; T = 1/ν।
- v = λν के आंकिक (दो)।
- प्रतिध्वनि: 0.1 s नियम, न्यूनतम 17 m, d = vt/2।
- पराश्रव्य और सोनार के उपयोग।
- Sound ko vibration aur medium chahiye; bell jar experiment.
- Longitudinal vs transverse; compression vs rarefaction.
- λ, ν, T, amplitude ki definition; T = 1/ν.
- v = λν ke numericals (do).
- Echo: 0.1 s rule, minimum 17 m, d = vt/2.
- Ultrasound aur sonar ke uses.
Full chapter notes: key points, definitions, diagrams and important questions with model answers.पूरे अध्याय के नोट्स: मुख्य बातें, परिभाषाएँ, चित्र और आदर्श उत्तरों के साथ महत्वपूर्ण प्रश्न।Poore chapter ke notes: key points, definitions, diagrams aur model answers ke saath important sawaal.
Production of soundध्वनि का उत्पादनSound ka production
- Sound is a form of energy; it is produced by vibrating objects.
- Vibration = periodic to-and-fro motion (oscillation) of an object; when the vibration stops, the sound stops.
- Sound can come from vibrating strings, membranes, air columns (bansuri) and struck metals (sonority).
- The object producing sound is the source.
- Humans: vocal cords (stretched muscular flaps in the larynx) vibrate; tongue, lips, mouth and nasal cavity shape speech.
- Grasshoppers and crickets rub wings or legs to make sound.
- Tuning fork: U-shaped steel or aluminium bar with prongs; a struck prong makes ripples on water — proof of vibration.
- ध्वनि ऊर्जा का एक रूप है; यह कंपन करती वस्तुओं से उत्पन्न होती है।
- कंपन = वस्तु की आवर्ती इधर-उधर गति (दोलन); कंपन रुकते ही ध्वनि रुक जाती है।
- ध्वनि कंपित तारों, झिल्लियों, वायु स्तंभों (बाँसुरी) और ठोकी गई धातुओं (ध्वानिकता) से आती है।
- ध्वनि उत्पन्न करने वाली वस्तु स्रोत कहलाती है।
- मनुष्य: स्वरयंत्र (लैरिंक्स) में तने पेशीय वलन, वाक्-तंतु, कंपन करते हैं; जीभ, होंठ, मुँह और नासिका गुहा बोली को आकार देते हैं।
- टिड्डे और झींगुर पंख या टाँगें रगड़कर ध्वनि करते हैं।
- स्वरित्र: स्टील या ऐलुमिनियम की U-आकार छड़ जिसकी भुजाएँ (प्रोंग) होती हैं; ठोकी भुजा जल में लहरें बनाती है — कंपन का प्रमाण।
- Sound energy ka ek roop hai; yeh vibrate karti cheezon se paida hoti hai.
- Vibration = cheez ki periodic aage-peeche motion (oscillation); vibration rukte hi sound ruk jaati hai.
- Sound vibrating strings, membranes, air columns (bansuri) aur thoki gayi metals (sonority) se aati hai.
- Sound paida karne wali cheez source kehlaati hai.
- Insaan: larynx mein tane muscular flaps, vocal cords, vibrate karte hain; jeebh, honth, munh aur nasal cavity speech ko shape dete hain.
- Grasshopper aur cricket pankh ya taangein ragad kar sound karte hain.
- Tuning fork: steel ya aluminium ki U-shape rod jiske prongs hote hain; thoka hua prong paani mein lehrein banata hai — vibration ka proof.
- VibrationकंपनVibration
- The periodic to-and-fro motion of an object about its mean position.किसी वस्तु की माध्य स्थिति के इधर-उधर आवर्ती गति।Kisi cheez ki mean position ke aage-peeche periodic motion.
How can you show that a sounding tuning fork is vibrating?कैसे दिखाएँगे कि बजता स्वरित्र कंपन कर रहा है?Kaise dikhayenge ki bajta tuning fork vibrate kar raha hai?
- Strike the tuning fork on a rubber pad and touch a prong to the surface of water.
- Ripples (waves) form on the water, showing that the prongs are vibrating.
- स्वरित्र को रबर पैड पर ठोककर उसकी भुजा जल की सतह से छुआइए।
- जल पर लहरें बनती हैं, जिससे पता चलता है कि भुजाएँ कंपन कर रही हैं।
- Tuning fork ko rubber pad par thok kar uska prong paani ki surface se chhuaiye.
- Paani par lehrein banti hain, jisse pata chalta hai ki prongs vibrate kar rahe hain.
💡 Always name the vibrating part: string (sitar), membrane (tabla), air column (bansuri), vocal cords (voice).सदा कंपन करने वाला भाग बताइए: तार (सितार), झिल्ली (तबला), वायु स्तंभ (बाँसुरी), वाक्-तंतु (आवाज़)।Hamesha vibrate karne wala hissa bataiye: string (sitar), membrane (tabla), air column (bansuri), vocal cords (awaaz).
Sound needs a mediumध्वनि को माध्यम चाहिएSound ko medium chahiye
- Sound travels through solids (ear on a desk), liquids (spoons tapped under water) and gases (air).
- A space with no matter is a vacuum; sound cannot travel through it.
- Bell jar experiment: as air is pumped out, the ringing bell becomes fainter and almost silent near vacuum.
- So astronauts on a spacewalk cannot talk directly; they use radio, which works in vacuum.
- Waves that need a material medium are mechanical waves; sound is a mechanical wave.
- Light is not a mechanical wave: it can travel through vacuum.
- ध्वनि ठोस (मेज़ पर कान), द्रव (जल में टकराती चम्मचें) और गैस (वायु) सबमें चलती है।
- द्रव्य रहित स्थान निर्वात है; ध्वनि उसमें नहीं चल सकती।
- बेल जार प्रयोग: वायु निकालने पर बजती घंटी की ध्वनि धीमी होती जाती है और लगभग निर्वात में सुनाई नहीं देती।
- इसलिए अंतरिक्ष में चलते अंतरिक्ष यात्री सीधे बात नहीं कर सकते; वे रेडियो का उपयोग करते हैं, जो निर्वात में चलता है।
- जिन तरंगों को द्रव्य माध्यम चाहिए वे यांत्रिक तरंगें हैं; ध्वनि यांत्रिक तरंग है।
- प्रकाश यांत्रिक तरंग नहीं है: यह निर्वात में चल सकता है।
- Sound solid (desk par kaan), liquid (paani mein takraati chammach) aur gas (hawa) sabmein chalti hai.
- Bina matter wali jagah vacuum hai; sound usmein nahi chal sakti.
- Bell jar experiment: hawa nikaalne par bajti ghanti ki awaaz dheemi hoti jaati hai aur lagbhag vacuum mein sunai nahi deti.
- Isliye spacewalk par astronauts seedhe baat nahi kar sakte; woh radio use karte hain, jo vacuum mein chalta hai.
- Jin waves ko material medium chahiye woh mechanical waves hain; sound mechanical wave hai.
- Light mechanical wave nahi hai: yeh vacuum mein chal sakti hai.
- Mechanical waveयांत्रिक तरंगMechanical wave
- A wave that needs a material medium (solid, liquid or gas) to travel.वह तरंग जिसे चलने के लिए द्रव्य माध्यम (ठोस, द्रव या गैस) चाहिए।Woh wave jise chalne ke liye material medium (solid, liquid ya gas) chahiye.
Describe an experiment to show that sound cannot travel through vacuum.एक प्रयोग का वर्णन कीजिए जो दिखाए कि ध्वनि निर्वात में नहीं चल सकती।Ek experiment ka varnan kijiye jo dikhaye ki sound vacuum mein nahi chal sakti.
- Keep an electric bell inside a glass bell jar and switch it on; the ringing is heard.
- Pump the air out of the jar with a vacuum pump; the sound becomes fainter.
- Near vacuum the sound is almost not heard though the bell still vibrates, so sound needs a medium.
- काँच के बेल जार में बिजली की घंटी रखकर चालू कीजिए; ध्वनि सुनाई देती है।
- निर्वात पंप से जार की वायु निकालिए; ध्वनि धीमी होती जाती है।
- लगभग निर्वात में घंटी कंपन करते हुए भी ध्वनि नहीं सुनाई देती, अतः ध्वनि को माध्यम चाहिए।
- Glass bell jar mein electric bell rakh kar on kijiye; awaaz sunai deti hai.
- Vacuum pump se jar ki hawa nikaaliye; awaaz dheemi hoti jaati hai.
- Lagbhag vacuum mein ghanti vibrate karte hue bhi awaaz sunai nahi deti, isliye sound ko medium chahiye.
💡 Write 'the bell is still vibrating' — it shows the source is fine and only the medium is missing.'घंटी अब भी कंपन कर रही है' लिखिए — इससे पता चलता है कि स्रोत ठीक है, केवल माध्यम नहीं है।'Ghanti ab bhi vibrate kar rahi hai' likhiye — isse pata chalta hai ki source theek hai, sirf medium nahi hai.
Sound as a longitudinal waveअनुदैर्घ्य तरंग के रूप में ध्वनिLongitudinal wave ke roop mein sound
- A vibrating object pushes nearby air particles, which push the next ones; energy passes on, the particles themselves do not travel.
- Regions of high density and pressure are compressions (C); low density regions are rarefactions (R).
- Longitudinal wave: particles vibrate parallel to the direction of propagation — sound is longitudinal.
- Transverse wave: particles vibrate perpendicular to the direction of propagation (wave on a string, ripples on water).
- Mechanical waves are of two types: longitudinal and transverse.
- कंपित वस्तु पास के वायु कणों को धकेलती है, वे अगले कणों को; ऊर्जा आगे जाती है, कण स्वयं नहीं।
- उच्च घनत्व और दाब वाले क्षेत्र संपीडन (C); कम घनत्व वाले क्षेत्र विरलन (R) हैं।
- अनुदैर्घ्य तरंग: कण संचरण की दिशा के समांतर कंपन करते हैं — ध्वनि अनुदैर्घ्य है।
- अनुप्रस्थ तरंग: कण संचरण की दिशा के लंबवत कंपन करते हैं (डोरी पर तरंग, जल पर लहरें)।
- यांत्रिक तरंगें दो प्रकार की: अनुदैर्घ्य और अनुप्रस्थ।
- Vibrating cheez paas ke hawa particles ko dhakelti hai, woh agle particles ko; energy aage jaati hai, particles khud nahi.
- High density aur pressure wale regions compressions (C); kam density wale regions rarefactions (R) hain.
- Longitudinal wave: particles propagation ki direction ke parallel vibrate karte hain — sound longitudinal hai.
- Transverse wave: particles propagation ki direction ke perpendicular vibrate karte hain (rassi par wave, paani par lehrein).
- Mechanical waves do prakaar ki: longitudinal aur transverse.
- Longitudinal waveअनुदैर्घ्य तरंगLongitudinal wave
- A wave in which particles of the medium vibrate parallel to the direction of the wave.वह तरंग जिसमें माध्यम के कण तरंग की दिशा के समांतर कंपन करते हैं।Woh wave jismein medium ke particles wave ki direction ke parallel vibrate karte hain.
- Transverse waveअनुप्रस्थ तरंगTransverse wave
- A wave in which particles vibrate perpendicular to the direction of the wave.वह तरंग जिसमें कण तरंग की दिशा के लंबवत कंपन करते हैं।Woh wave jismein particles wave ki direction ke perpendicular vibrate karte hain.
- Compression / rarefactionसंपीडन / विरलनCompression / rarefaction
- Compression: region of high density and pressure. Rarefaction: region of low density and pressure.संपीडन: उच्च घनत्व व दाब का क्षेत्र। विरलन: कम घनत्व व दाब का क्षेत्र।Compression: high density aur pressure ka region. Rarefaction: kam density aur pressure ka region.
Distinguish between longitudinal and transverse waves with one example each.अनुदैर्घ्य और अनुप्रस्थ तरंगों में एक-एक उदाहरण सहित अंतर बताइए।Longitudinal aur transverse waves mein ek-ek example ke saath antar bataiye.
- Longitudinal: particles vibrate parallel to wave direction; forms compressions and rarefactions; e.g. sound.
- Transverse: particles vibrate perpendicular to wave direction; e.g. wave on a stretched string, ripples on water.
- अनुदैर्घ्य: कण तरंग दिशा के समांतर कंपन; संपीडन और विरलन बनते हैं; जैसे ध्वनि।
- अनुप्रस्थ: कण तरंग दिशा के लंबवत कंपन; जैसे तनी डोरी पर तरंग, जल पर लहरें।
- Longitudinal: particles wave direction ke parallel vibrate; compressions aur rarefactions bante hain; jaise sound.
- Transverse: particles wave direction ke perpendicular vibrate; jaise tani rassi par wave, paani par lehrein.
💡 Say 'energy travels, particles only oscillate' — the most common one-mark answer.'ऊर्जा चलती है, कण केवल दोलन करते हैं' लिखिए — सबसे आम एक अंक का उत्तर।'Energy chalti hai, particles sirf oscillate karte hain' likhiye — sabse common ek mark ka answer.
Characteristics of a sound waveध्वनि तरंग के अभिलक्षणSound wave ki characteristics
- A sound wave is shown as a graph of density (or pressure) against distance: crest = compression, trough = rarefaction.
- Wavelength (λ): distance between two consecutive compressions (crests) or rarefactions (troughs); SI unit metre (m).
- Amplitude: maximum change in density (or pressure) from the average value.
- Frequency (ν): number of density oscillations per unit time; SI unit hertz (Hz); 1 Hz = one oscillation per second.
- Time period (T): time for one complete oscillation; T = 1/ν; unit second (s).
- Example: 10 oscillations in 2 s → ν = 10/2 = 5 Hz, T = 1/5 = 0.2 s.
- ध्वनि तरंग को घनत्व (या दाब) बनाम दूरी के ग्राफ़ से दिखाते हैं: शिखर = संपीडन, गर्त = विरलन।
- तरंगदैर्घ्य (λ): दो क्रमागत संपीडनों (शिखरों) या विरलनों (गर्तों) के बीच की दूरी; SI मात्रक मीटर (m)।
- आयाम: औसत मान से घनत्व (या दाब) का अधिकतम परिवर्तन।
- आवृत्ति (ν): इकाई समय में घनत्व दोलनों की संख्या; SI मात्रक हर्ट्ज़ (Hz); 1 Hz = प्रति सेकंड एक दोलन।
- आवर्तकाल (T): एक पूर्ण दोलन का समय; T = 1/ν; मात्रक सेकंड (s)।
- उदाहरण: 2 s में 10 दोलन → ν = 10/2 = 5 Hz, T = 1/5 = 0.2 s।
- Sound wave ko density (ya pressure) vs distance graph se dikhate hain: crest = compression, trough = rarefaction.
- Wavelength (λ): do lagatar compressions (crests) ya rarefactions (troughs) ke beech ki doori; SI unit metre (m).
- Amplitude: average value se density (ya pressure) ka maximum change.
- Frequency (ν): unit time mein density oscillations ki sankhya; SI unit hertz (Hz); 1 Hz = per second ek oscillation.
- Time period (T): ek poore oscillation ka time; T = 1/ν; unit second (s).
- Example: 2 s mein 10 oscillations → ν = 10/2 = 5 Hz, T = 1/5 = 0.2 s.
- Wavelengthतरंगदैर्घ्यWavelength
- The distance between two consecutive compressions or two consecutive rarefactions.दो क्रमागत संपीडनों या दो क्रमागत विरलनों के बीच की दूरी।Do lagatar compressions ya do lagatar rarefactions ke beech ki doori.
- Frequencyआवृत्तिFrequency
- The number of oscillations of density per unit time.इकाई समय में घनत्व के दोलनों की संख्या।Unit time mein density ke oscillations ki sankhya.
- Time periodआवर्तकालTime period
- The time taken for one complete oscillation of density.घनत्व के एक पूर्ण दोलन में लगा समय।Density ke ek poore oscillation mein laga time.
Sound is air getting squeezed and stretched again and again, like a crowd in a metro doing a Mexican wave — people only sway back and forth, but the wave travels down the platform.ध्वनि हवा का बार-बार दबना और फैलना है, जैसे मेट्रो प्लेटफ़ॉर्म पर भीड़ की लहर — लोग केवल आगे-पीछे झूलते हैं, पर लहर आगे बढ़ती जाती है।Sound hawa ka baar-baar dabna aur phailna hai, jaise metro platform par crowd ki wave — log sirf aage-peeche jhoolte hain, par wave aage badhti jaati hai.
The particles themselves do not travel with the wave; each oscillates about its mean position and passes energy to the next, so energy (not matter) moves. A higher frequency means compressions arrive more often (shorter λ for the same speed), heard as a higher pitch; a larger density amplitude carries more energy, heard as louder. Time period T = 1/ν. In air at about 344 m s⁻¹, the audible range 20 Hz–20 kHz gives λ from 17.2 m down to 1.72 cm. The same wave can be drawn as a pressure graph, since pressure is high where density is high.कण स्वयं तरंग के साथ आगे नहीं जाते; हर कण अपनी माध्य स्थिति के इधर-उधर दोलन कर ऊर्जा अगले कण को देता है, अर्थात् ऊर्जा (द्रव्य नहीं) आगे बढ़ती है। अधिक आवृत्ति पर संपीडन जल्दी-जल्दी आते हैं (समान चाल पर λ छोटा), जो ऊँचे तारत्व के रूप में सुनाई देता है; घनत्व का अधिक आयाम अधिक ऊर्जा, यानी अधिक प्रबलता। आवर्तकाल T = 1/ν। वायु में लगभग 344 m s⁻¹ पर श्रव्य परास 20 Hz–20 kHz के लिए λ 17.2 m से 1.72 cm तक होता है। यही तरंग दाब-ग्राफ़ से भी दिखाई जा सकती है, क्योंकि जहाँ घनत्व अधिक वहाँ दाब अधिक।Particles khud wave ke saath aage nahi jaate; har particle apni mean position ke aas-paas oscillate karke energy agle particle ko deta hai, yaani energy (matter nahi) aage badhti hai. Zyada frequency par compressions jaldi-jaldi aate hain (same speed par λ chhota), jo high pitch sunai deta hai; density ka zyada amplitude zyada energy, yaani zyada loudness. Time period T = 1/ν. Hawa mein lagbhag 344 m s⁻¹ par audible range 20 Hz–20 kHz ke liye λ 17.2 m se 1.72 cm tak hota hai. Yahi wave pressure graph se bhi dikha sakte hain, kyonki jahan density zyada wahan pressure zyada.
A sound wave is longitudinal: air particles vibrate back and forth along the direction of travel, making compressions (C, high density) and rarefactions (R, low density). On a density–distance graph, crests show compressions and troughs show rarefactions. The distance between two consecutive crests (or troughs) is the wavelength λ; the maximum change in density from the average is the amplitude. v = λν.ध्वनि तरंग अनुदैर्घ्य है: वायु के कण चलने की दिशा में आगे-पीछे कंपन करते हैं, जिससे संपीडन (C, उच्च घनत्व) और विरलन (R, कम घनत्व) बनते हैं। घनत्व–दूरी ग्राफ़ में शिखर संपीडन और गर्त विरलन दर्शाते हैं। दो क्रमागत शिखरों (या गर्तों) के बीच की दूरी तरंगदैर्घ्य λ है; औसत से घनत्व का अधिकतम परिवर्तन आयाम है। v = λν।Sound wave longitudinal hai: hawa ke particles chalne ki direction mein aage-peeche vibrate karte hain, jisse compressions (C, high density) aur rarefactions (R, low density) bante hain. Density–distance graph mein crest compression aur trough rarefaction dikhate hain. Do lagatar crests (ya troughs) ke beech ki doori wavelength λ hai; average se density ka maximum change amplitude hai. v = λν.
- Compression (C)
- What it isक्या हैKya hai: A region where air particles are crowded together.वह क्षेत्र जहाँ वायु के कण पास-पास सिमटे हैं।Woh region jahan hawa ke particles paas-paas simte hain.
What it doesक्या करता हैKya karta hai: Has high density and pressure; shown as a crest on the graph.उच्च घनत्व और दाब; ग्राफ़ में शिखर के रूप में।High density aur pressure; graph mein crest ki tarah. - Rarefaction (R)
- What it isक्या हैKya hai: A region where air particles are spread apart.वह क्षेत्र जहाँ वायु के कण दूर-दूर फैले हैं।Woh region jahan hawa ke particles door-door faile hain.
What it doesक्या करता हैKya karta hai: Has low density and pressure; shown as a trough.कम घनत्व और दाब; गर्त के रूप में।Kam density aur pressure; trough ki tarah. - Wavelength λ
- What it isक्या हैKya hai: The distance between two consecutive crests (or troughs).दो क्रमागत शिखरों (या गर्तों) के बीच की दूरी।Do lagatar crests (ya troughs) ke beech ki doori.
What it doesक्या करता हैKya karta hai: Measured in metres; λ = v/ν.मीटर में मापी जाती है; λ = v/ν।Metre mein naapi jaati hai; λ = v/ν. - Amplitude
- What it isक्या हैKya hai: The maximum change in density from the average value.औसत मान से घनत्व का अधिकतम परिवर्तन।Average value se density ka maximum change.
What it doesक्या करता हैKya karta hai: Decides loudness: larger amplitude, louder sound.प्रबलता तय करता है: अधिक आयाम, अधिक प्रबल ध्वनि।Loudness tay karta hai: zyada amplitude, zyada loud sound. - Crest (compression)
- What it isक्या हैKya hai: The highest point of the density graph.घनत्व ग्राफ़ का सबसे ऊँचा बिंदु।Density graph ka sabse ooncha point.
What it doesक्या करता हैKya karta hai: Marks where a compression is at that moment.बताता है कि उस क्षण संपीडन कहाँ है।Batata hai ki us pal compression kahan hai. - Trough (rarefaction)
- What it isक्या हैKya hai: The lowest point of the density graph.घनत्व ग्राफ़ का सबसे निचला बिंदु।Density graph ka sabse neecha point.
What it doesक्या करता हैKya karta hai: Marks where a rarefaction is.बताता है कि विरलन कहाँ है।Batata hai ki rarefaction kahan hai. - Average density
- What it isक्या हैKya hai: The density of undisturbed air (dashed line).अविचलित वायु का घनत्व (डैश रेखा)।Bina disturb hawa ki density (dashed line).
What it doesक्या करता हैKya karta hai: The reference line from which amplitude is measured.संदर्भ रेखा जिससे आयाम मापा जाता है।Reference line jisse amplitude naapa jaata hai. - Density
- What it isक्या हैKya hai: The vertical axis of the graph.ग्राफ़ का ऊर्ध्वाधर अक्ष।Graph ka vertical axis.
What it doesक्या करता हैKya karta hai: Shows how crowded the particles are.दिखाता है कि कण कितने सिमटे हैं।Dikhata hai ki particles kitne simte hain. - Distance
- What it isक्या हैKya hai: The horizontal axis of the graph.ग्राफ़ का क्षैतिज अक्ष।Graph ka horizontal axis.
What it doesक्या करता हैKya karta hai: Shows position along the direction the sound travels.ध्वनि के चलने की दिशा में स्थिति दिखाता है।Sound ke chalne ki direction mein position dikhata hai.
Push one end of a slinky on the floor: bunched-up coils race to the other end while each coil just jiggles in place. Bunched part = compression, stretched part = rarefaction.फ़र्श पर स्लिंकी का एक सिरा धकेलिए: सिकुड़े छल्ले दूसरे सिरे तक दौड़ते हैं, जबकि हर छल्ला अपनी जगह बस हिलता है। सिकुड़ा भाग = संपीडन, खिंचा भाग = विरलन।Floor par slinky ka ek sira dhakeliye: sikude chhalle doosre sire tak daudte hain, jabki har chhalla apni jagah bas hilta hai. Sikuda hissa = compression, khincha hissa = rarefaction.
20 compressions pass a point in 4 s. Find the frequency and the time period.4 s में किसी बिंदु से 20 संपीडन गुजरते हैं। आवृत्ति और आवर्तकाल ज्ञात कीजिए।4 s mein kisi point se 20 compressions guzarte hain. Frequency aur time period nikaaliye.
- ν = 20/4 = 5 Hz.
- T = 1/ν = 1/5 = 0.2 s.
- ν = 20/4 = 5 Hz।
- T = 1/ν = 1/5 = 0.2 s।
- ν = 20/4 = 5 Hz.
- T = 1/ν = 1/5 = 0.2 s.
💡 Wavelength is measured crest to crest, not crest to trough (that is λ/2).तरंगदैर्घ्य शिखर से शिखर तक मापा जाता है, शिखर से गर्त तक नहीं (वह λ/2 है)।Wavelength crest se crest tak naapi jaati hai, crest se trough tak nahi (woh λ/2 hai).
Speed of soundध्वनि की चालSound ki speed
- Speed of sound v = distance travelled by a compression per unit time; v = λν (wave equation).
- Sound is fastest in solids, slower in liquids and slowest in gases: about 5000 m s⁻¹ in steel, 1500 m s⁻¹ in water at 15 °C.
- In air the speed rises with temperature and humidity: about 331 m s⁻¹ at 0 °C and nearly 344 m s⁻¹ at 22 °C.
- In a given medium the speed depends on the medium, not on the source or frequency; a change in frequency changes λ.
- Light (300000 km s⁻¹) is far faster than sound, so lightning is seen before thunder is heard.
- Example: thunder 5 s after the flash → distance = 340 × 5 = 1700 m ≈ 1.7 km.
- ध्वनि की चाल v = इकाई समय में संपीडन द्वारा चली दूरी; v = λν (तरंग समीकरण)।
- ध्वनि ठोस में सबसे तेज़, द्रव में धीमी और गैस में सबसे धीमी: 15 °C पर स्टील में लगभग 5000 m s⁻¹, जल में 1500 m s⁻¹।
- वायु में ताप और आर्द्रता बढ़ने पर चाल बढ़ती है: 0 °C पर लगभग 331 m s⁻¹ और 22 °C पर लगभग 344 m s⁻¹।
- किसी माध्यम में चाल माध्यम पर निर्भर है, स्रोत या आवृत्ति पर नहीं; आवृत्ति बदलने पर λ बदलता है।
- प्रकाश (300000 km s⁻¹) ध्वनि से बहुत तेज़ है, इसलिए बिजली की चमक गर्जन से पहले दिखती है।
- उदाहरण: चमक के 5 s बाद गर्जन → दूरी = 340 × 5 = 1700 m ≈ 1.7 km।
- Sound ki speed v = unit time mein compression dwara chali doori; v = λν (wave equation).
- Sound solid mein sabse tez, liquid mein dheemi aur gas mein sabse dheemi: 15 °C par steel mein lagbhag 5000 m s⁻¹, paani mein 1500 m s⁻¹.
- Hawa mein temperature aur humidity badhne par speed badhti hai: 0 °C par lagbhag 331 m s⁻¹ aur 22 °C par lagbhag 344 m s⁻¹.
- Kisi medium mein speed medium par depend karti hai, source ya frequency par nahi; frequency badalne par λ badalta hai.
- Light (300000 km s⁻¹) sound se bahut tez hai, isliye bijli ki chamak garjan se pehle dikhti hai.
- Example: chamak ke 5 s baad garjan → doori = 340 × 5 = 1700 m ≈ 1.7 km.
- Speed of soundध्वनि की चालSpeed of sound
- The distance a compression or rarefaction travels per unit time.इकाई समय में संपीडन या विरलन द्वारा चली दूरी।Unit time mein compression ya rarefaction dwara chali doori.
A sound wave in steel has wavelength 50 m. If its speed is 5000 m s⁻¹, find its frequency and time period.स्टील में ध्वनि तरंग का तरंगदैर्घ्य 50 m है। चाल 5000 m s⁻¹ हो तो आवृत्ति और आवर्तकाल ज्ञात कीजिए।Steel mein sound wave ki wavelength 50 m hai. Speed 5000 m s⁻¹ ho to frequency aur time period nikaaliye.
- ν = v/λ = 5000/50 = 100 Hz.
- T = 1/ν = 1/100 = 0.01 s.
- ν = v/λ = 5000/50 = 100 Hz।
- T = 1/ν = 1/100 = 0.01 s।
- ν = v/λ = 5000/50 = 100 Hz.
- T = 1/ν = 1/100 = 0.01 s.
Two friends stand 340 m apart along a steel fence. One knocks the fence; the other listens with an ear on it. Find the time gap between the sounds through steel and air. Can they be heard separately?दो मित्र स्टील की बाड़ के साथ 340 m दूर खड़े हैं। एक बाड़ ठोकता है; दूसरा कान लगाकर सुनता है। स्टील और वायु से आई ध्वनियों में समयांतर ज्ञात कीजिए। क्या वे अलग सुनाई देंगी?Do dost steel fence ke saath 340 m door khade hain. Ek fence thokta hai; doosra kaan laga kar sunta hai. Steel aur hawa se aayi awaazon mein time gap nikaaliye. Kya woh alag sunai dengi?
- Time through air = 340/340 = 1 s.
- Time through steel = 340/5000 = 0.068 s.
- Gap = 1 − 0.068 = 0.932 s, which is more than 0.1 s, so the two sounds are heard separately.
- वायु से समय = 340/340 = 1 s।
- स्टील से समय = 340/5000 = 0.068 s।
- अंतर = 1 − 0.068 = 0.932 s, जो 0.1 s से अधिक है, अतः दोनों ध्वनियाँ अलग सुनाई देंगी।
- Hawa se time = 340/340 = 1 s.
- Steel se time = 340/5000 = 0.068 s.
- Gap = 1 − 0.068 = 0.932 s, jo 0.1 s se zyada hai, isliye dono awaazein alag sunai dengi.
💡 Write units at every step (m s⁻¹, s, m); in v = λν, λ must be in metres.हर चरण में मात्रक लिखिए (m s⁻¹, s, m); v = λν में λ मीटर में होना चाहिए।Har step mein unit likhiye (m s⁻¹, s, m); v = λν mein λ metre mein hona chahiye.
Pitch, loudness and range of hearingतारत्व, प्रबलता और श्रव्य परासPitch, loudness aur hearing range
- Pitch is how our ear perceives frequency: high frequency → shrill, high pitch (whistle); low frequency → deep, low pitch (drum).
- Loudness is how we perceive amplitude: larger amplitude → louder sound.
- Loudness is commonly measured in decibels (dB): rustling leaves a few dB, normal talk about 60 dB, firecrackers can exceed 100 dB.
- A small rise in dB means a large rise in sound intensity; unwanted loud sound (noise) can damage hearing.
- Human audible range: roughly 20 Hz to 20 kHz; in air (344 m s⁻¹) these have λ of 17.2 m and 1.72 cm.
- Below 20 Hz is infrasound and above 20 kHz is ultrasound; humans hear neither.
- तारत्व वह है जिस रूप में कान आवृत्ति को अनुभव करता है: अधिक आवृत्ति → तीखी, ऊँचा तारत्व (सीटी); कम आवृत्ति → गंभीर, निम्न तारत्व (ढोल)।
- प्रबलता आयाम का अनुभव है: अधिक आयाम → अधिक प्रबल ध्वनि।
- प्रबलता प्रायः डेसिबल (dB) में मापी जाती है: सरसराते पत्ते कुछ dB, सामान्य बातचीत लगभग 60 dB, पटाखे 100 dB से अधिक।
- dB में थोड़ी वृद्धि का अर्थ ध्वनि तीव्रता में बड़ी वृद्धि; अवांछित तेज़ ध्वनि (शोर) श्रवण को हानि पहुँचा सकती है।
- मनुष्य का श्रव्य परास: लगभग 20 Hz से 20 kHz; वायु (344 m s⁻¹) में इनका λ 17.2 m और 1.72 cm।
- 20 Hz से कम अवश्रव्य और 20 kHz से अधिक पराश्रव्य; मनुष्य दोनों नहीं सुन पाते।
- Pitch woh hai jis roop mein kaan frequency ko mehsoos karta hai: zyada frequency → teekhi, high pitch (seeti); kam frequency → gehri, low pitch (dhol).
- Loudness amplitude ka anubhav hai: zyada amplitude → zyada loud sound.
- Loudness aksar decibel (dB) mein naapi jaati hai: sarsaraate patte kuch dB, normal baatcheet lagbhag 60 dB, pataakhe 100 dB se zyada.
- dB mein thodi badhat ka matlab sound intensity mein badi badhat; unwanted tez sound (noise) sunne ki shakti ko nuksaan pahuncha sakti hai.
- Insaan ki hearing range: lagbhag 20 Hz se 20 kHz; hawa (344 m s⁻¹) mein inka λ 17.2 m aur 1.72 cm.
- 20 Hz se kam infrasound aur 20 kHz se zyada ultrasound; insaan dono nahi sun paate.
- Pitchतारत्वPitch
- The perception of the frequency of a sound by the ear.कान द्वारा ध्वनि की आवृत्ति का अनुभव।Kaan dwara sound ki frequency ka anubhav.
- Loudnessप्रबलताLoudness
- The perception of the amplitude of a sound; larger amplitude sounds louder.ध्वनि के आयाम का अनुभव; अधिक आयाम अधिक प्रबल सुनाई देता है।Sound ke amplitude ka anubhav; zyada amplitude zyada loud sunai deta hai.
Find the wavelengths in air for 20 Hz and 20 kHz (speed 344 m s⁻¹).20 Hz और 20 kHz के लिए वायु में तरंगदैर्घ्य ज्ञात कीजिए (चाल 344 m s⁻¹)।20 Hz aur 20 kHz ke liye hawa mein wavelength nikaaliye (speed 344 m s⁻¹).
- λ = v/ν = 344/20 = 17.2 m.
- λ = 344/20000 = 0.0172 m = 1.72 cm.
- λ = v/ν = 344/20 = 17.2 m।
- λ = 344/20000 = 0.0172 m = 1.72 cm।
- λ = v/ν = 344/20 = 17.2 m.
- λ = 344/20000 = 0.0172 m = 1.72 cm.
Why does a whistle sound different from a drum even at the same loudness?समान प्रबलता पर भी सीटी की ध्वनि ढोल से अलग क्यों लगती है?Same loudness par bhi seeti ki awaaz dhol se alag kyon lagti hai?
- The whistle has a much higher frequency, so it has a higher pitch (shrill); the drum has a low frequency and a deep sound.
- सीटी की आवृत्ति बहुत अधिक है, अतः तारत्व ऊँचा (तीखा); ढोल की आवृत्ति कम है और ध्वनि गंभीर।
- Seeti ki frequency bahut zyada hai, isliye pitch high (teekhi); dhol ki frequency kam hai aur awaaz gehri.
💡 Pair them: frequency ↔ pitch, amplitude ↔ loudness. Mixing these is the classic slip.जोड़ी याद रखिए: आवृत्ति ↔ तारत्व, आयाम ↔ प्रबलता। इन्हें मिलाना आम भूल है।Jodi yaad rakhiye: frequency ↔ pitch, amplitude ↔ loudness. Inhe mix karna common galti hai.
Reflection of sound and echoध्वनि का परावर्तन और प्रतिध्वनिSound ka reflection aur echo
- Sound reflects from hard surfaces such as a cliff, a mountain or the walls of a long corridor.
- Echo: the reflected sound heard again after the original sound.
- Two sounds are heard separately only if they reach us at least 0.1 s apart.
- In 0.1 s sound (340 m s⁻¹) goes 34 m there and back, so the minimum echo distance is 34/2 = 17 m.
- Hard, smooth surfaces give strong echoes; soft surfaces (curtains) absorb sound and rough ones scatter it.
- Reverberation: sound persisting due to many reflections arriving less than 0.05 s apart; halls use absorbing materials and shapes to control it.
- ध्वनि कठोर सतहों जैसे चट्टान, पहाड़ या लंबे गलियारे की दीवारों से परावर्तित होती है।
- प्रतिध्वनि: मूल ध्वनि के बाद फिर सुनाई देने वाली परावर्तित ध्वनि।
- दो ध्वनियाँ तभी अलग सुनाई देती हैं जब वे कम से कम 0.1 s के अंतर से पहुँचें।
- 0.1 s में ध्वनि (340 m s⁻¹) जाकर-लौटकर 34 m चलती है, अतः न्यूनतम प्रतिध्वनि दूरी 34/2 = 17 m।
- कठोर, चिकनी सतहें प्रबल प्रतिध्वनि देती हैं; मुलायम सतहें (पर्दे) ध्वनि सोखती हैं और खुरदरी सतहें बिखेरती हैं।
- अनुरणन: 0.05 s से कम अंतर पर आते अनेक परावर्तनों से ध्वनि का बने रहना; सभागारों में अवशोषक पदार्थ और आकृतियाँ इसे नियंत्रित करते हैं।
- Sound hard surfaces jaise chattan, pahaad ya lambe corridor ki deewaron se reflect hoti hai.
- Echo: original sound ke baad phir sunai dene wali reflected sound.
- Do awaazein tabhi alag sunai deti hain jab woh kam se kam 0.1 s ke gap se pahunchein.
- 0.1 s mein sound (340 m s⁻¹) jaa kar-laut kar 34 m chalti hai, isliye minimum echo distance 34/2 = 17 m.
- Hard, smooth surfaces strong echo deti hain; soft surfaces (parde) sound soakh leti hain aur rough surfaces bikher deti hain.
- Reverberation: 0.05 s se kam gap par aate kai reflections se sound ka bane rehna; halls mein absorbing materials aur shapes ise control karte hain.
- Echoप्रतिध्वनिEcho
- A reflected sound heard distinctly after the original sound.मूल ध्वनि के बाद स्पष्ट सुनाई देने वाली परावर्तित ध्वनि।Original sound ke baad saaf sunai dene wali reflected sound.
- ReverberationअनुरणनReverberation
- The persistence of sound after the source stops, due to repeated reflections.बार-बार परावर्तन के कारण स्रोत रुकने के बाद भी ध्वनि का बने रहना।Baar-baar reflection ke kaaran source rukne ke baad bhi sound ka bane rehna.
A person claps in a corridor and hears the echo after 0.5 s. If sound travels at 340 m s⁻¹, how far is the reflecting wall?एक व्यक्ति गलियारे में ताली बजाता है और 0.5 s बाद प्रतिध्वनि सुनता है। ध्वनि की चाल 340 m s⁻¹ हो तो परावर्तक दीवार कितनी दूर है?Ek vyakti corridor mein taali bajata hai aur 0.5 s baad echo sunta hai. Sound ki speed 340 m s⁻¹ ho to reflecting deewar kitni door hai?
- Total path = 340 × 0.5 = 170 m (there and back).
- Distance of wall = 170/2 = 85 m.
- कुल पथ = 340 × 0.5 = 170 m (जाना और लौटना)।
- दीवार की दूरी = 170/2 = 85 m।
- Total path = 340 × 0.5 = 170 m (jaana aur lautna).
- Deewar ki doori = 170/2 = 85 m.
Why is no echo heard in a small room?छोटे कमरे में प्रतिध्वनि क्यों नहीं सुनाई देती?Chhote kamre mein echo kyon sunai nahi deta?
- The wall is nearer than 17 m, so the reflection returns in less than 0.1 s and merges with the original sound.
- दीवार 17 m से पास है, अतः परावर्तन 0.1 s से कम में लौटकर मूल ध्वनि में मिल जाता है।
- Deewar 17 m se paas hai, isliye reflection 0.1 s se kam mein laut kar original sound mein mil jaata hai.
💡 Never forget the ÷2 — the echo time covers the trip to the wall and back.÷2 कभी न भूलें — प्रतिध्वनि का समय दीवार तक जाने और लौटने दोनों का है।÷2 kabhi na bhoolein — echo ka time deewar tak jaane aur lautne dono ka hai.
Ultrasound, infrasound and sonarपराश्रव्य, अवश्रव्य और सोनारUltrasound, infrasound aur sonar
- Infrasound: below 20 Hz; elephants can detect it. Ultrasound: above 20 kHz; dogs, cats, bats and dolphins can detect it.
- Ultrasound uses: imaging internal organs without surgery (ultrasonography), breaking kidney stones, ultrasonic welding and cleaning delicate machine parts.
- Ultrasound also detects defects inside metal blocks and is used for locating objects under water.
- Echolocation: bats send ultrasound and use the echoes to find prey in the dark; dolphins, whales and some birds also use it.
- SONAR sends ultrasonic pulses into water and times the echo: depth d = (v × t)/2.
- Example: echo after 0.90 s in sea water (1530 m s⁻¹) → d = 1530 × 0.45 = 688.5 m.
- अवश्रव्य: 20 Hz से कम; हाथी इसे पहचान सकते हैं। पराश्रव्य: 20 kHz से अधिक; कुत्ते, बिल्लियाँ, चमगादड़ और डॉल्फ़िन इसे पहचान सकते हैं।
- पराश्रव्य के उपयोग: बिना शल्य क्रिया आंतरिक अंगों का चित्रण (अल्ट्रासोनोग्राफी), गुर्दे की पथरी तोड़ना, पराश्रव्य वेल्डिंग और नाज़ुक मशीनी पुर्ज़ों की सफ़ाई।
- पराश्रव्य धातु के खंडों के अंदर दोष खोजने और जल के नीचे वस्तुएँ ढूँढने में भी उपयोगी है।
- प्रतिध्वनि-निर्धारण: चमगादड़ पराश्रव्य भेजकर गूँज से अँधेरे में शिकार ढूँढते हैं; डॉल्फ़िन, व्हेल और कुछ पक्षी भी।
- सोनार जल में पराश्रव्य स्पंद भेजकर गूँज का समय नापता है: गहराई d = (v × t)/2।
- उदाहरण: समुद्री जल (1530 m s⁻¹) में 0.90 s बाद गूँज → d = 1530 × 0.45 = 688.5 m।
- Infrasound: 20 Hz se kam; haathi ise pehchaan sakte hain. Ultrasound: 20 kHz se zyada; kutte, billiyan, bats aur dolphins ise pehchaan sakte hain.
- Ultrasound ke uses: bina surgery andar ke organs ki imaging (ultrasonography), kidney stones todna, ultrasonic welding aur naazuk machine parts ki safaai.
- Ultrasound metal blocks ke andar defects dhoondhne aur paani ke neeche cheezein locate karne mein bhi kaam aata hai.
- Echolocation: bats ultrasound bhej kar echo se andhere mein shikaar dhoondhte hain; dolphins, whales aur kuch birds bhi.
- SONAR paani mein ultrasonic pulses bhej kar echo ka time naapta hai: depth d = (v × t)/2.
- Example: sea water (1530 m s⁻¹) mein 0.90 s baad echo → d = 1530 × 0.45 = 688.5 m.
- Ultrasoundपराश्रव्यUltrasound
- Sound of frequency above 20 kHz, beyond human hearing.20 kHz से अधिक आवृत्ति की ध्वनि, जो मनुष्य नहीं सुन सकता।20 kHz se zyada frequency ki sound, jo insaan nahi sun sakta.
- Infrasoundअवश्रव्यInfrasound
- Sound of frequency below 20 Hz.20 Hz से कम आवृत्ति की ध्वनि।20 Hz se kam frequency ki sound.
- SONARसोनारSONAR
- Sound Navigation And Ranging: a device that uses ultrasonic echoes to find distance and objects under water.ध्वनि नौसंचालन एवं परासन: पराश्रव्य गूँज से जल के नीचे दूरी और वस्तुएँ ज्ञात करने वाला उपकरण।Sound Navigation And Ranging: ultrasonic echo se paani ke neeche doori aur cheezein pata karne wala device.
The ship shouts in a pitch too high for us to hear, waits for the echo, and uses the wait time to work out how far away the thing is — like a bat, but with a calculator.जहाज़ इतनी ऊँची आवृत्ति में 'आवाज़' भेजता है कि हम सुन न सकें, गूँज का इंतज़ार करता है, और समय से दूरी निकालता है — चमगादड़ जैसा, पर कैलकुलेटर के साथ।Ship itni oonchi frequency mein 'awaaz' bhejta hai ki hum sun na sakein, echo ka wait karta hai, aur time se doori nikalta hai — bat jaisa, par calculator ke saath.
Ultrasound (above 20 kHz) is used because its short wavelength gives a narrow beam that reflects well from small objects and spreads less, so the echo is sharp. Sound travels about 1500 m s⁻¹ in sea water, more than four times faster than in air. Example: echo after 0.90 s at 1530 m s⁻¹ → d = 1530 × 0.90 / 2 = 688.5 m. Errors come from changes in water temperature and salinity, which change the speed. Bats and dolphins use the same echolocation idea.पराश्रव्य (20 kHz से अधिक) इसलिए क्योंकि इसका छोटा तरंगदैर्घ्य संकरा पुंज देता है जो छोटी वस्तुओं से अच्छी तरह परावर्तित होता है और कम फैलता है, अतः गूँज स्पष्ट मिलती है। समुद्री जल में ध्वनि लगभग 1500 m s⁻¹ से चलती है, वायु से चार गुना से भी अधिक तेज़। उदाहरण: 1530 m s⁻¹ पर 0.90 s में गूँज → d = 1530 × 0.90 / 2 = 688.5 m। जल के ताप और लवणता में बदलाव से चाल बदलती है, जिससे त्रुटि आती है। चमगादड़ और डॉल्फ़िन भी यही प्रतिध्वनि-निर्धारण अपनाते हैं।Ultrasound (20 kHz se upar) isliye kyonki iski chhoti wavelength narrow beam deti hai jo chhote objects se achhe se reflect hoti hai aur kam phailti hai, isliye echo sharp milta hai. Sea water mein sound lagbhag 1500 m s⁻¹ se chalti hai, hawa se chaar guna se bhi tez. Example: 1530 m s⁻¹ par 0.90 s mein echo → d = 1530 × 0.90 / 2 = 688.5 m. Paani ke temperature aur salinity badalne se speed badalti hai, jisse error aata hai. Bats aur dolphins bhi yahi echolocation use karte hain.
SONAR (Sound Navigation And Ranging) sends ultrasonic waves from a transmitter on the ship. They travel through water, reflect from the sea bed or an object and are picked up by a detector. If the time between sending and receiving is t and the speed of sound in water is v, the sound travels 2d, so d = (v × t)/2. It is used to measure sea depth and locate submarines, shipwrecks and shoals of fish.सोनार (SONAR: ध्वनि नौसंचालन एवं परासन) जहाज़ के प्रेषित्र से पराश्रव्य तरंगें भेजता है। वे जल में चलकर समुद्र तल या वस्तु से परावर्तित होती हैं और संसूचक उन्हें पकड़ता है। भेजने और ग्रहण करने के बीच समय t और जल में ध्वनि की चाल v हो, तो ध्वनि 2d चलती है, अतः d = (v × t)/2। इससे समुद्र की गहराई मापी जाती है और पनडुब्बियाँ, डूबे जहाज़ और मछलियों के झुंड खोजे जाते हैं।SONAR (Sound Navigation And Ranging) ship ke transmitter se ultrasonic waves bhejta hai. Woh paani mein chal kar sea bed ya object se reflect hoti hain aur detector unhe pakadta hai. Bhejne aur receive karne ke beech time t aur paani mein sound ki speed v ho, to sound 2d chalti hai, isliye d = (v × t)/2. Isse samudra ki gehraai naapi jaati hai aur submarines, shipwrecks aur fish ke jhund dhoondhe jaate hain.
- Sea surface
- What it isक्या हैKya hai: The top of the water where the ship floats.जल की सतह जहाँ जहाज़ तैरता है।Paani ki surface jahan ship tairta hai.
What it doesक्या करता हैKya karta hai: Starting level from which depth is measured.आरंभिक स्तर जहाँ से गहराई मापी जाती है।Starting level jahan se gehraai naapi jaati hai. - Ship (sonar)
- What it isक्या हैKya hai: A ship carrying a sonar transmitter and detector.सोनार प्रेषित्र और संसूचक वाला जहाज़।Sonar transmitter aur detector wala ship.
What it doesक्या करता हैKya karta hai: Sends the pulse, receives the echo and times the gap.पल्स भेजता है, गूँज ग्रहण करता है और अंतराल का समय नापता है।Pulse bhejta hai, echo receive karta hai aur gap ka time naapta hai. - Ultrasonic waves sent
- What it isक्या हैKya hai: High-frequency sound (above 20 kHz) going down through the water.जल में नीचे जाती उच्च आवृत्ति ध्वनि (20 kHz से अधिक)।Paani mein neeche jaati high frequency sound (20 kHz se upar).
What it doesक्या करता हैKya karta hai: Travel to the object as a narrow beam.संकरे पुंज के रूप में वस्तु तक जाती हैं।Narrow beam ki tarah object tak jaati hain. - Reflected waves
- What it isक्या हैKya hai: The echo bouncing back from the object.वस्तु से लौटती गूँज।Object se lautti echo.
What it doesक्या करता हैKya karta hai: Reach the detector after time t.समय t के बाद संसूचक तक पहुँचती हैं।Time t ke baad detector tak pahunchti hain. - Submarine (object)
- What it isक्या हैKya hai: The underwater target, such as a submarine or the sea bed.पानी के नीचे का लक्ष्य, जैसे पनडुब्बी या समुद्र तल।Paani ke neeche ka target, jaise submarine ya sea bed.
What it doesक्या करता हैKya karta hai: Reflects the ultrasonic waves.पराश्रव्य तरंगों को परावर्तित करता है।Ultrasonic waves ko reflect karta hai. - Distance d = (v × t) / 2
- What it isक्या हैKya hai: The formula for the object's distance.वस्तु की दूरी का सूत्र।Object ki doori ka formula.
What it doesक्या करता हैKya karta hai: Halves the total path because sound goes down and comes back.कुल पथ को आधा करता है क्योंकि ध्वनि जाती और लौटती है।Total path ko aadha karta hai kyonki sound jaati aur lautti hai.
It is the same trick as a car's parking sensor: it beeps out sound you can't hear, times the bounce off the wall behind you, and beeps faster as the wall gets closer.यह कार के पार्किंग सेंसर जैसी ही तरकीब है: वह न सुनाई देने वाली ध्वनि भेजता है, पीछे की दीवार से लौटने का समय नापता है, और दीवार पास आने पर तेज़ बीप करता है।Yeh car ke parking sensor jaisi hi trick hai: woh na sunai dene wali sound bhejta hai, peeche ki deewar se lautne ka time naapta hai, aur deewar paas aane par tez beep karta hai.
A ship's sonar detects an echo from a shipwreck 5 s after sending the signal. If ultrasound travels at 1525 m s⁻¹ in sea water, how deep is the wreck?जहाज़ का सोनार संकेत भेजने के 5 s बाद डूबे जहाज़ से गूँज पकड़ता है। समुद्री जल में पराश्रव्य की चाल 1525 m s⁻¹ हो तो मलबा कितनी गहराई पर है?Ship ka sonar signal bhejne ke 5 s baad shipwreck se echo pakadta hai. Sea water mein ultrasound ki speed 1525 m s⁻¹ ho to wreck kitni gehraai par hai?
- Time to reach the wreck = 5/2 = 2.5 s.
- d = v × t = 1525 × 2.5 = 3812.5 m.
- The wreck is about 3.8 km deep.
- मलबे तक पहुँचने का समय = 5/2 = 2.5 s।
- d = v × t = 1525 × 2.5 = 3812.5 m।
- मलबा लगभग 3.8 km गहराई पर है।
- Wreck tak pahunchne ka time = 5/2 = 2.5 s.
- d = v × t = 1525 × 2.5 = 3812.5 m.
- Wreck lagbhag 3.8 km gehraai par hai.
Give two uses of ultrasound in medicine.चिकित्सा में पराश्रव्य के दो उपयोग बताइए।Medicine mein ultrasound ke do uses bataiye.
- Ultrasonography: imaging internal organs without surgery.
- Breaking kidney stones into small pieces that pass out of the body.
- अल्ट्रासोनोग्राफी: बिना शल्य क्रिया आंतरिक अंगों का चित्रण।
- गुर्दे की पथरी को छोटे टुकड़ों में तोड़ना जो शरीर से बाहर निकल जाते हैं।
- Ultrasonography: bina surgery andar ke organs ki imaging.
- Kidney stones ko chhote tukdon mein todna jo shareer se bahar nikal jaate hain.
💡 Infra = below (think 'inferior'), ultra = beyond. Elephants → infra; bats, dolphins → ultra.इन्फ़्रा = नीचे, अल्ट्रा = परे। हाथी → अवश्रव्य; चमगादड़, डॉल्फ़िन → पराश्रव्य।Infra = neeche, ultra = upar/paar. Haathi → infra; bats, dolphins → ultra.
Full derivations, tricky questions, common mistakes and quick revision.पूरी व्युत्पत्तियाँ, कठिन प्रश्न, आम गलतियाँ और त्वरित पुनरावृत्ति।Poori derivations, tricky sawaal, aam galtiyan aur quick revision.
📐 Minimum distance for an echoप्रतिध्वनि के लिए न्यूनतम दूरीEcho ke liye minimum distance
- Our ear separates two sounds only if they are at least 0.1 s apart.
- In 0.1 s, sound at 340 m s⁻¹ travels 340 × 0.1 = 34 m.
- This 34 m is the path to the wall and back, so wall distance = 34/2 = 17 m.
- At 344 m s⁻¹ (22 °C) the same idea gives 17.2 m, so the answer shifts slightly with temperature.
- कान दो ध्वनियों को तभी अलग पहचानता है जब उनमें कम से कम 0.1 s का अंतर हो।
- 0.1 s में 340 m s⁻¹ वाली ध्वनि 340 × 0.1 = 34 m चलती है।
- यह 34 m दीवार तक जाने-आने का पथ है, अतः दीवार की दूरी = 34/2 = 17 m।
- 344 m s⁻¹ (22 °C) पर यही विचार 17.2 m देता है, अर्थात् उत्तर ताप के साथ थोड़ा बदलता है।
- Kaan do awaazon ko tabhi alag pehchaanta hai jab unmein kam se kam 0.1 s ka gap ho.
- 0.1 s mein 340 m s⁻¹ wali sound 340 × 0.1 = 34 m chalti hai.
- Yeh 34 m deewar tak jaane-aane ka path hai, isliye deewar ki doori = 34/2 = 17 m.
- 344 m s⁻¹ (22 °C) par yahi idea 17.2 m deta hai, yaani answer temperature ke saath thoda badalta hai.
A parking sensor gets an echo from an object 1.2 m behind the car. Sound speed is 345 m s⁻¹. After how long does the echo return?पार्किंग सेंसर को कार के 1.2 m पीछे की वस्तु से गूँज मिलती है। ध्वनि की चाल 345 m s⁻¹ है। गूँज कितने समय में लौटेगी?Parking sensor ko car ke 1.2 m peeche ki cheez se echo milta hai. Sound speed 345 m s⁻¹ hai. Echo kitne time mein lautega?
- Total path = 2 × 1.2 = 2.4 m.
- t = 2.4/345 ≈ 0.00696 s ≈ 7 ms.
- कुल पथ = 2 × 1.2 = 2.4 m।
- t = 2.4/345 ≈ 0.00696 s ≈ 7 ms।
- Total path = 2 × 1.2 = 2.4 m.
- t = 2.4/345 ≈ 0.00696 s ≈ 7 ms.
Thunder from 1720 m away: how much longer does it take at 0 °C (331 m s⁻¹) than at 22 °C (344 m s⁻¹)?1720 m दूर का गर्जन: 0 °C (331 m s⁻¹) पर 22 °C (344 m s⁻¹) की तुलना में कितना अधिक समय लेगा?1720 m door ka garjan: 0 °C (331 m s⁻¹) par 22 °C (344 m s⁻¹) ke mukable kitna zyada time lega?
- t at 0 °C = 1720/331 ≈ 5.20 s; t at 22 °C = 1720/344 = 5.00 s.
- Extra time ≈ 0.20 s.
- 0 °C पर t = 1720/331 ≈ 5.20 s; 22 °C पर t = 1720/344 = 5.00 s।
- अतिरिक्त समय ≈ 0.20 s।
- 0 °C par t = 1720/331 ≈ 5.20 s; 22 °C par t = 1720/344 = 5.00 s.
- Extra time ≈ 0.20 s.
⚠️ Common mistakesआम गलतियाँAam galtiyan
- Forgetting to halve the echo time.
- Measuring wavelength crest to trough.
- Linking pitch with amplitude.
- Saying sound travels fastest in air.
- Using λ in cm inside v = λν.
- प्रतिध्वनि समय को आधा न करना।
- तरंगदैर्घ्य शिखर से गर्त तक मापना।
- तारत्व को आयाम से जोड़ना।
- यह कहना कि ध्वनि वायु में सबसे तेज़ चलती है।
- v = λν में λ को cm में रखना।
- Echo time ko aadha na karna.
- Wavelength crest se trough tak naapna.
- Pitch ko amplitude se jodna.
- Yeh kehna ki sound hawa mein sabse tez chalti hai.
- v = λν mein λ ko cm mein rakhna.
💎 Less common but importantकम चर्चित पर ज़रूरीKam common par zaroori
- Reverberation: reflections arriving less than 0.05 s apart.
- Kongthong (Meghalaya), the Whistling Village, gives each person a tune name.
- Elephants detect infrasound; dogs and cats detect ultrasound.
- Light is a transverse wave and needs no medium.
- अनुरणन: 0.05 s से कम अंतर पर आते परावर्तन।
- कोंगथोंग (मेघालय), 'सीटी वाला गाँव', हर व्यक्ति को एक धुन-नाम देता है।
- हाथी अवश्रव्य पहचानते हैं; कुत्ते और बिल्लियाँ पराश्रव्य।
- प्रकाश अनुप्रस्थ तरंग है और उसे माध्यम नहीं चाहिए।
- Reverberation: 0.05 s se kam gap par aate reflections.
- Kongthong (Meghalaya), Whistling Village, har vyakti ko ek tune name deta hai.
- Haathi infrasound pehchaante hain; kutte aur billiyan ultrasound.
- Light transverse wave hai aur use medium nahi chahiye.
⚡ Quick revisionत्वरित पुनरावृत्तिQuick revision
- v = λν
- T = 1/ν
- d = vt/2
- Echo: ≥ 0.1 s, ≥ 17 m
- v = λν
- T = 1/ν
- d = vt/2
- प्रतिध्वनि: ≥ 0.1 s, ≥ 17 m
- v = λν
- T = 1/ν
- d = vt/2
- Echo: ≥ 0.1 s, ≥ 17 m
⚡ Quick revisionत्वरित पुनरावृत्तिQuick revision
- Sound is produced by vibrations and needs a medium; no sound in vacuum.
- Sound is a longitudinal mechanical wave: compressions and rarefactions.
- λ = crest-to-crest distance; amplitude = max change in density.
- ν in hertz; T = 1/ν; v = λν.
- Speed: steel 5000 > water 1500 > air ≈ 340 m s⁻¹; rises with temperature.
- Pitch ↔ frequency; loudness ↔ amplitude; loudness in dB.
- Human hearing 20 Hz–20 kHz; below = infrasound, above = ultrasound.
- Echo needs 0.1 s gap → reflector at least 17 m away.
- Reverberation: reflections < 0.05 s apart.
- Sonar: d = (v × t)/2; ultrasound also for scans, kidney stones, cleaning, flaw detection.
- ध्वनि कंपन से बनती है और उसे माध्यम चाहिए; निर्वात में ध्वनि नहीं।
- ध्वनि अनुदैर्घ्य यांत्रिक तरंग है: संपीडन और विरलन।
- λ = शिखर से शिखर दूरी; आयाम = घनत्व का अधिकतम परिवर्तन।
- ν हर्ट्ज़ में; T = 1/ν; v = λν।
- चाल: स्टील 5000 > जल 1500 > वायु ≈ 340 m s⁻¹; ताप के साथ बढ़ती है।
- तारत्व ↔ आवृत्ति; प्रबलता ↔ आयाम; प्रबलता dB में।
- मानव श्रवण 20 Hz–20 kHz; नीचे अवश्रव्य, ऊपर पराश्रव्य।
- प्रतिध्वनि के लिए 0.1 s अंतर → परावर्तक कम से कम 17 m दूर।
- अनुरणन: 0.05 s से कम अंतर पर परावर्तन।
- सोनार: d = (v × t)/2; पराश्रव्य स्कैन, पथरी, सफ़ाई, दोष खोज में भी।
- Sound vibration se banti hai aur use medium chahiye; vacuum mein sound nahi.
- Sound longitudinal mechanical wave hai: compressions aur rarefactions.
- λ = crest se crest doori; amplitude = density ka maximum change.
- ν hertz mein; T = 1/ν; v = λν.
- Speed: steel 5000 > paani 1500 > hawa ≈ 340 m s⁻¹; temperature ke saath badhti hai.
- Pitch ↔ frequency; loudness ↔ amplitude; loudness dB mein.
- Insaan ki hearing 20 Hz–20 kHz; neeche infrasound, upar ultrasound.
- Echo ke liye 0.1 s gap → reflector kam se kam 17 m door.
- Reverberation: 0.05 s se kam gap par reflections.
- Sonar: d = (v × t)/2; ultrasound scans, kidney stones, safaai, flaw detection mein bhi.
Notes written by Simple Learning Hub from the current NCERT syllabus.नोट्स Simple Learning Hub ने वर्तमान NCERT पाठ्यक्रम से लिखे हैं।Notes Simple Learning Hub ne current NCERT syllabus se likhe hain.