ध्वनि हमारे जीवन के घटकों में से एक है, और एक व्यक्ति इसे हर जगह सुनता है। इस घटना पर अधिक विस्तार से विचार करने के लिए, हमें पहले अवधारणा को ही समझना होगा। ऐसा करने के लिए, आपको विश्वकोश को संदर्भित करने की आवश्यकता है, जहां यह लिखा है कि "ध्वनि लोचदार तरंगें हैं जो किसी भी लोचदार माध्यम में फैलती हैं और उसमें यांत्रिक कंपन पैदा करती हैं।" सरल शब्दों में, ये किसी भी माध्यम में श्रव्य कंपन हैं। ध्वनि की मुख्य विशेषताएं इस पर निर्भर करती हैं कि यह क्या है। सबसे पहले, प्रसार की गति, उदाहरण के लिए, पानी में दूसरे माध्यम से अलग है।
किसी भी ध्वनि एनालॉग में कुछ गुण (भौतिक विशेषताएं) और गुण होते हैं (मानव संवेदनाओं में इन विशेषताओं का प्रतिबिंब)। उदाहरण के लिए, अवधि-अवधि, आवृत्ति-पिच, रचना-समय, और इसी तरह।
पानी में ध्वनि की गति हवा की तुलना में बहुत अधिक है। इसलिए, यह तेजी से फैलता है और बहुत अधिक श्रव्य है। यह जलीय माध्यम के उच्च आणविक घनत्व के कारण होता है। यह हवा और स्टील से 800 गुना सघन है। यह इस प्रकार है कि ध्वनि का प्रसार काफी हद तक माध्यम पर निर्भर करता है। आइए विशिष्ट संख्याओं को देखें। तो, पानी में ध्वनि की गति 1430 मीटर/सेकेंड है, हवा में - 331.5 मीटर/सेकेंड है।
कम-आवृत्ति ध्वनि, जैसे कि जहाज का इंजन जो शोर करता है, हमेशा जहाज के दृश्य क्षेत्र में प्रवेश करने से थोड़ा पहले सुना जाता है। इसकी गति कई बातों पर निर्भर करती है। यदि पानी का तापमान बढ़ जाता है, तो स्वाभाविक रूप से पानी में ध्वनि की गति बढ़ जाती है। पानी की लवणता और दबाव में वृद्धि के साथ भी ऐसा ही होता है, जो पानी के स्थान की बढ़ती गहराई के साथ बढ़ता है। थर्मल वेजेज जैसी घटना की गति पर एक विशेष भूमिका हो सकती है। ये वे स्थान हैं जहाँ विभिन्न तापमानों के पानी की परतें मिलती हैं।
साथ ही ऐसी जगहों पर यह अलग होता है (तापमान की स्थिति में अंतर के कारण)। और जब ध्वनि तरंगें विभिन्न घनत्व की ऐसी परतों से गुजरती हैं, तो वे अपनी अधिकांश शक्ति खो देती हैं। थर्मोकलाइन का सामना करते हुए, ध्वनि तरंग आंशिक रूप से, और कभी-कभी पूरी तरह से परावर्तित होती है (प्रतिबिंब की डिग्री उस कोण पर निर्भर करती है जिस पर ध्वनि गिरती है), जिसके बाद, इस स्थान के दूसरी तरफ, एक छाया क्षेत्र बनता है। यदि हम एक उदाहरण पर विचार करें जब एक ध्वनि स्रोत थर्मोकलाइन के ऊपर जल स्थान में स्थित होता है, तो कुछ भी कम सुनना लगभग असंभव होगा।
जो सतह के ऊपर प्रकाशित होते हैं, पानी में ही कभी नहीं सुने जाते। और इसके विपरीत तब होता है जब पानी की परत के नीचे: यह इसके ऊपर ध्वनि नहीं करता है। इसका एक ज्वलंत उदाहरण आधुनिक गोताखोर हैं। उनकी सुनवाई इस तथ्य के कारण बहुत कम हो जाती है कि पानी प्रभावित होता है और पानी में ध्वनि की उच्च गति उस दिशा को निर्धारित करने की गुणवत्ता को कम कर देती है जिससे वह आगे बढ़ रहा है। यह ध्वनि को समझने की स्टीरियोफोनिक क्षमता को कम करता है।
पानी की एक परत के नीचे, वे सबसे अधिक सिर के कपाल की हड्डियों के माध्यम से मानव कान में प्रवेश करते हैं, न कि वातावरण की तरह, झुमके के माध्यम से। इस प्रक्रिया का परिणाम दोनों कानों से एक साथ इसकी धारणा है। मानव मस्तिष्क इस समय उन स्थानों में अंतर करने में सक्षम नहीं है जहां से संकेत आते हैं, और किस तीव्रता में। परिणाम चेतना का उदय है कि ध्वनि, जैसा कि वह थी, एक ही समय में सभी तरफ से लुढ़कती है, हालांकि यह मामला होने से बहुत दूर है।
उपरोक्त के अलावा, जल स्थान में ध्वनि तरंगों में अवशोषण, विचलन और प्रकीर्णन जैसे गुण होते हैं। पहला तब होता है जब जलीय वातावरण और उसमें मौजूद लवणों के घर्षण के कारण खारे पानी में ध्वनि की ताकत धीरे-धीरे गायब हो जाती है। अपने स्रोत से ध्वनि को हटाने में विचलन प्रकट होता है। यह प्रकाश की तरह अंतरिक्ष में घुलने लगता है, और इसके परिणामस्वरूप इसकी तीव्रता काफी कम हो जाती है। और सभी प्रकार की बाधाओं, माध्यम की विषमताओं पर बिखराव के कारण उतार-चढ़ाव पूरी तरह से गायब हो जाते हैं।
ध्वनि हवा की तुलना में पानी में सैकड़ों गुना कम अवशोषित होती है। फिर भी, जलीय वातावरण में श्रव्यता वातावरण की तुलना में बहुत खराब है। यह ध्वनि की मानवीय धारणा की ख़ासियत द्वारा समझाया गया है। हवा में, ध्वनि को दो तरह से माना जाता है: वायु कंपन को ईयरड्रम्स (वायु चालन) और तथाकथित हड्डी चालन में संचरण द्वारा, जब ध्वनि कंपन को माना जाता है और खोपड़ी की हड्डियों द्वारा श्रवण सहायता में प्रेषित किया जाता है।
डाइविंग उपकरण के प्रकार के आधार पर, गोताखोर हवा या हड्डी के चालन की प्रबलता के साथ पानी में ध्वनि को मानता है। हवा से भरे त्रि-आयामी हेलमेट की उपस्थिति आपको वायु चालन द्वारा ध्वनि का अनुभव करने की अनुमति देती है। हालांकि, हेलमेट की सतह से ध्वनि परावर्तन के परिणामस्वरूप ध्वनि ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण नुकसान अपरिहार्य है।
उपकरण के बिना या एक तंग-फिटिंग हेलमेट के साथ उपकरण में उतरते समय, हड्डी चालन प्रमुख होता है।
पानी के नीचे ध्वनि धारणा की एक विशेषता ध्वनि स्रोत की दिशा निर्धारित करने की क्षमता का नुकसान भी है। यह इस तथ्य के कारण है कि मानव श्रवण अंग हवा में ध्वनि प्रसार की गति के अनुकूल होते हैं और ध्वनि संकेत के आगमन के समय और सापेक्ष ध्वनि दबाव स्तर के अंतर के कारण ध्वनि स्रोत की दिशा निर्धारित करते हैं। प्रत्येक कान। एरिकल के उपकरण के लिए धन्यवाद, हवा में एक व्यक्ति यह निर्धारित करने में सक्षम है कि ध्वनि स्रोत कहां स्थित है - सामने या पीछे, यहां तक कि एक कान से भी। पानी में, चीजें अलग हैं। पानी में ध्वनि प्रसार की गति हवा की तुलना में 4.5 गुना अधिक होती है। इसलिए, प्रत्येक कान द्वारा ध्वनि संकेत प्राप्त करने के समय में अंतर इतना छोटा हो जाता है कि ध्वनि स्रोत की दिशा निर्धारित करना लगभग असंभव हो जाता है।
उपकरण के हिस्से के रूप में एक कठोर हेलमेट का उपयोग करते समय, ध्वनि स्रोत की दिशा निर्धारित करने की संभावना को आमतौर पर बाहर रखा जाता है।
मानव शरीर पर गैसों का जैविक प्रभाव
गैसों के जैविक प्रभावों का सवाल संयोग से नहीं उठाया गया था और यह इस तथ्य के कारण है कि सामान्य परिस्थितियों में मानव श्वास के दौरान गैस विनिमय की प्रक्रियाएं और तथाकथित हाइपरबेरिक (यानी, के तहत) उच्च रक्तचाप) उल्लेखनीय रूप से भिन्न हैं।
यह ज्ञात है कि हम जिस साधारण वायुमंडलीय हवा में सांस लेते हैं, वह ऊंचाई वाली उड़ानों में पायलटों की सांस लेने के लिए अनुपयुक्त है। यह गोताखोरों की सांस लेने के लिए भी सीमित उपयोग पाता है। 60 मीटर से अधिक की गहराई तक उतरते समय, इसे विशेष गैस मिश्रण से बदल दिया जाता है।
गैसों के मुख्य गुणों पर विचार करें, जो शुद्ध रूप में और दूसरों के साथ मिश्रण में, गोताखोरों द्वारा सांस लेने के लिए उपयोग किए जाते हैं।
इसकी संरचना में वायु विभिन्न गैसों का मिश्रण है। वायु के मुख्य घटक हैं: ऑक्सीजन - 20.9%, नाइट्रोजन - 78.1%, कार्बन डाइऑक्साइड - 0.03%। इसके अलावा, हवा में थोड़ी मात्रा में होते हैं: आर्गन, हाइड्रोजन, हीलियम, नियॉन, साथ ही जल वाष्प।
वातावरण बनाने वाली गैसों को मानव शरीर पर उनके प्रभाव के अनुसार तीन समूहों में विभाजित किया जा सकता है: ऑक्सीजन - "सभी जीवन प्रक्रियाओं को बनाए रखने के लिए लगातार खपत होती है; नाइट्रोजन, हीलियम, आर्गन, आदि - गैस विनिमय में भाग नहीं लेते हैं; कार्बन डाइऑक्साइड - बढ़ी हुई सांद्रता पर जीव के लिए हानिकारक है।
ऑक्सीजन(O2) स्वाद और गंध के बिना रंगहीन गैस है जिसका घनत्व 1.43 kg/m3 है। शरीर में सभी ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं में एक भागीदार के रूप में एक व्यक्ति के लिए इसका बहुत महत्व है। सांस लेने की प्रक्रिया में, फेफड़ों में ऑक्सीजन रक्त हीमोग्लोबिन के साथ मिलती है और पूरे शरीर में ले जाती है, जहां कोशिकाओं और ऊतकों द्वारा इसका लगातार सेवन किया जाता है। आपूर्ति में रुकावट या यहां तक कि ऊतकों को इसकी आपूर्ति में कमी से ऑक्सीजन की कमी हो जाती है, चेतना की हानि होती है, और गंभीर मामलों में, जीवन की समाप्ति होती है। यह स्थिति तब हो सकती है जब सामान्य दबाव में साँस की हवा में ऑक्सीजन की मात्रा 18.5% से कम हो जाती है। दूसरी ओर, साँस के मिश्रण में ऑक्सीजन की मात्रा में वृद्धि के साथ या दबाव में सांस लेने पर, अनुमेय से अधिक ऑक्सीजन में विषाक्त गुण प्रदर्शित होते हैं - ऑक्सीजन विषाक्तता होती है।
नाइट्रोजन(एन) - 1.25 किग्रा / एम 3 के घनत्व के साथ रंगहीन, गंधहीन और स्वादहीन गैस, मात्रा और द्रव्यमान से वायुमंडलीय वायु का मुख्य भाग है। सामान्य परिस्थितियों में, यह शारीरिक रूप से तटस्थ है, चयापचय में भाग नहीं लेता है। हालांकि, जैसे ही गोताखोर की गोताखोरी की गहराई के साथ दबाव बढ़ता है, नाइट्रोजन तटस्थ होना बंद कर देता है और 60 मीटर या उससे अधिक की गहराई पर, स्पष्ट मादक गुणों को प्रदर्शित करता है।
कार्बन डाइआक्साइड(CO2) खट्टे स्वाद वाली रंगहीन गैस है। यह हवा से 1.5 गुना भारी है (घनत्व 1.98 किग्रा / एम 3), और इसलिए यह बंद और खराब हवादार कमरों के निचले हिस्सों में जमा हो सकता है।
कार्बन डाइऑक्साइड ऊतकों में ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं के अंतिम उत्पाद के रूप में बनता है। इस गैस की एक निश्चित मात्रा हमेशा शरीर में मौजूद रहती है और श्वसन के नियमन में शामिल होती है, और अतिरिक्त रक्त फेफड़ों तक ले जाता है और साँस को बाहर निकाल देता है। किसी व्यक्ति द्वारा उत्सर्जित कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा मुख्य रूप से शारीरिक गतिविधि की डिग्री और शरीर की कार्यात्मक स्थिति पर निर्भर करती है। बार-बार, गहरी सांस लेने (हाइपरवेंटिलेशन) के साथ, शरीर में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा कम हो जाती है, जिससे श्वसन गिरफ्तारी (एपनिया) हो सकती है और यहां तक कि चेतना का नुकसान भी हो सकता है। दूसरी ओर, श्वसन मिश्रण में अनुमेय से अधिक इसकी सामग्री में वृद्धि से विषाक्तता होती है।
हवा बनाने वाली अन्य गैसों में से, गोताखोरों के बीच सबसे बड़ा उपयोग प्राप्त हुआ है हीलियम(नहीं)। यह एक अक्रिय गैस, गंधहीन और स्वादहीन होती है। कम घनत्व (लगभग 0.18 किग्रा / एम 3) और मादक प्रभाव पैदा करने की काफी कम क्षमता रखने पर उच्च दबाव, यह व्यापक रूप से अवरोह के दौरान कृत्रिम श्वसन मिश्रण की तैयारी के लिए नाइट्रोजन विकल्प के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
हालांकि, श्वसन मिश्रण की संरचना में हीलियम के उपयोग से अन्य अवांछनीय घटनाएं होती हैं। इसकी उच्च तापीय चालकता और, परिणामस्वरूप, शरीर के गर्मी हस्तांतरण में वृद्धि के लिए थर्मल संरक्षण या गोताखोरों के सक्रिय ताप में वृद्धि की आवश्यकता होती है।
हवा का दबाव. यह ज्ञात है कि हमारे चारों ओर के वातावरण में द्रव्यमान है और यह पृथ्वी की सतह और उस पर सभी वस्तुओं पर दबाव डालता है। समुद्र तल पर मापा गया वायुमंडलीय दबाव 760 मिमी ऊंचे या पानी 10.33 मीटर ऊंचे पारा के स्तंभ के साथ जी सेमी 2 के एक खंड के साथ ट्यूबों में संतुलित होता है। यदि इस पारा या पानी का वजन होता है, तो उनका द्रव्यमान 1.033 किलोग्राम होगा। इसका अर्थ है कि "सामान्य वायुमंडलीय दबाव 1.033 kgf/cm2 के बराबर होता है, जो SI प्रणाली में 103.3 kPa* के बराबर होता है। (* SI प्रणाली में, दबाव की इकाई पास्कल (Pa) होती है। यदि रूपांतरण आवश्यक है, तो अनुपात का उपयोग किया जाता है: 1 kgf / cm1 \u003d 105 Pa \u003d 102 kPa \u003d \u003d * 0.1 MPa।)।
हालांकि, डाइविंग गणना के अभ्यास में, माप की ऐसी सटीक इकाइयों का उपयोग करना असुविधाजनक है। इसलिए, दबाव की इकाई को संख्यात्मक रूप से 1 kgf / cm2 के बराबर दबाव के रूप में लिया जाता है, जिसे तकनीकी वातावरण (at) कहा जाता है। एक तकनीकी वातावरण 10 मीटर पानी के स्तंभ के दबाव से मेल खाता है।
दबाव बढ़ने पर वायु आसानी से संकुचित हो जाती है, जिससे दबाव के अनुपात में आयतन कम हो जाता है। संपीड़ित हवा के दबाव को दबाव गेज से मापा जाता है जो दिखाता है उच्च्दाबाव , यानी वायुमंडलीय से ऊपर का दबाव. अति दाब की इकाई को अति निरूपित किया जाता है। अतिरिक्त दबाव और वायुमंडलीय दबाव के योग को कहा जाता है काफी दबाव(एटा)।
सामान्य स्थलीय परिस्थितियों में, सभी तरफ से हवा एक व्यक्ति पर समान रूप से दबाव डालती है। यह देखते हुए कि मानव शरीर की सतह औसतन 1.7-1.8 m2 है, उस पर पड़ने वाला वायु दाब 17-18 हजार kgf (17-18 tf) है। हालांकि, एक व्यक्ति इस दबाव को महसूस नहीं करता है, क्योंकि उसका शरीर 70% व्यावहारिक रूप से असंपीड़ित तरल पदार्थों से बना है, और आंतरिक गुहाओं में - फेफड़े, मध्य कान, आदि - यह वहां मौजूद हवा के काउंटरप्रेशर द्वारा संतुलित होता है और संचार करता है। वातावरण के साथ।
जब पानी में डुबोया जाता है, तो एक व्यक्ति अपने ऊपर पानी के एक स्तंभ से अतिरिक्त दबाव के संपर्क में आता है, जो हर 10 मीटर में 1 अति बढ़ जाता है। दबाव में बदलाव से दर्द और संपीड़न हो सकता है, जिससे रोकने के लिए गोताखोर को एक दबाव में सांस लेने वाली हवा की आपूर्ति करनी चाहिए। निरपेक्ष दबाव वातावरण के बराबर।
चूंकि गोताखोरों को संपीड़ित हवा या गैस के मिश्रण से निपटना होता है, इसलिए उन बुनियादी कानूनों को याद करना उचित है जिनका वे पालन करते हैं और व्यावहारिक गणना के लिए आवश्यक कुछ सूत्र देते हैं।
वायु, अन्य वास्तविक गैसों और गैस मिश्रणों की तरह, एक निश्चित सन्निकटन के साथ, भौतिक नियमों का पालन करती है जो आदर्श गैसों के लिए बिल्कुल मान्य हैं।
डुबकी का सामान
डाइविंग उपकरण एक निश्चित अवधि के लिए जलीय वातावरण में जीवन और कार्य सुनिश्चित करने के लिए एक गोताखोर द्वारा पहने जाने वाले उपकरणों और उत्पादों का एक सेट है।
डाइविंग उपकरण उद्देश्य के लिए उपयुक्त है यदि यह प्रदान कर सकता है:
पानी के नीचे काम करते समय किसी व्यक्ति की सांस लेना;
इन्सुलेशन और थर्मल संरक्षण ठंडा पानी;
पानी के नीचे पर्याप्त गतिशीलता और स्थिर स्थिति;
विसर्जन के दौरान सुरक्षा, सतह से बाहर निकलने और काम की प्रक्रिया में;
सतह से सुरक्षित कनेक्शन।
हल किए जाने वाले कार्यों के आधार पर, डाइविंग उपकरण को इसमें विभाजित किया गया है:
उपयोग की गहराई से - उथले (मध्यम) गहराई और गहरे समुद्र के लिए उपकरण के लिए;
श्वसन गैस मिश्रण प्रदान करने की विधि के अनुसार - स्वायत्त और नली के लिए;
थर्मल संरक्षण की विधि के अनुसार - निष्क्रिय थर्मल संरक्षण वाले उपकरणों के लिए, विद्युत और पानी गर्म;
अलगाव की विधि के अनुसार - "सूखी" प्रकार और पारगम्य "गीले" प्रकार के पानी और गैस-तंग वाट्सएप वाले उपकरणों के लिए।
डाइविंग उपकरण के संचालन की कार्यात्मक विशेषताओं का सबसे पूर्ण विचार श्वास के लिए आवश्यक गैस मिश्रण की संरचना को बनाए रखने की विधि के अनुसार इसके वर्गीकरण द्वारा दिया गया है। उपकरण यहाँ प्रतिष्ठित है:
हवादार;
एक खुली श्वास योजना के साथ;
अर्ध-बंद श्वास पैटर्न के साथ;
बंद श्वास के साथ।
हम जानते हैं कि ध्वनि वायु में गमन करती है। इसलिए हम सुन सकते हैं। निर्वात में कोई ध्वनि नहीं हो सकती। लेकिन अगर ध्वनि हवा के माध्यम से प्रसारित होती है, तो इसके कणों की बातचीत के कारण, क्या यह अन्य पदार्थों द्वारा प्रेषित नहीं होगी? होगा।
विभिन्न माध्यमों में ध्वनि का प्रसार और गति
ध्वनि न केवल हवा से प्रसारित होती है। शायद हर कोई जानता है कि अगर आप दीवार पर अपना कान लगाते हैं, तो आप अगले कमरे में बातचीत सुन सकते हैं। इस मामले में, ध्वनि दीवार द्वारा प्रेषित होती है। ध्वनियाँ जल और अन्य माध्यमों में फैलती हैं। इसके अलावा, विभिन्न वातावरणों में ध्वनि का प्रसार अलग-अलग तरीकों से होता है। ध्वनि की गति भिन्न होती हैपदार्थ के आधार पर।
मजे की बात यह है कि पानी में ध्वनि प्रसार की गति हवा की तुलना में लगभग चार गुना अधिक होती है। यानी मछलियां हमसे "तेज" सुनती हैं। धातुओं और कांच में, ध्वनि और भी तेजी से यात्रा करती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ध्वनि माध्यम का कंपन है, और ध्वनि तरंगें मीडिया में बेहतर चालकता के साथ तेजी से यात्रा करती हैं।
पानी का घनत्व और चालकता हवा की तुलना में अधिक है, लेकिन धातु की तुलना में कम है। तदनुसार, ध्वनि अलग तरह से प्रसारित होती है। एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर ध्वनि की गति में परिवर्तन होता है।
एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर ध्वनि तरंग की लंबाई भी बदल जाती है। केवल इसकी आवृत्ति वही रहती है। लेकिन इसलिए हम दीवारों के माध्यम से भी भेद कर सकते हैं कि कौन विशेष रूप से बोलता है।
चूंकि ध्वनि कंपन है, कंपन और तरंगों के सभी नियम और सूत्र ध्वनि कंपन पर अच्छी तरह से लागू होते हैं। हवा में ध्वनि की गति की गणना करते समय, इस तथ्य को भी ध्यान में रखना चाहिए कि यह गति हवा के तापमान पर निर्भर करती है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, ध्वनि प्रसार की गति बढ़ जाती है। सामान्य परिस्थितियों में, हवा में ध्वनि की गति 340,344 मीटर/सेकेंड होती है।
ध्वनि तरंगे
ध्वनि तरंगें, जैसा कि भौतिकी से जाना जाता है, लोचदार मीडिया में फैलती हैं। यही कारण है कि ध्वनियाँ पृथ्वी द्वारा अच्छी तरह से संचरित होती हैं। अपने कान को जमीन पर रखकर, आप दूर से कदमों की आवाज, खुरों की गड़गड़ाहट आदि सुन सकते हैं।
बचपन में सभी ने रेल की पटरी पर कान लगाकर मस्ती की होगी। ट्रेन के पहियों की आवाज कई किलोमीटर तक रेल के साथ प्रसारित होती है। ध्वनि अवशोषण का उल्टा प्रभाव पैदा करने के लिए नरम और झरझरा सामग्री का उपयोग किया जाता है।
उदाहरण के लिए, एक कमरे को बाहरी आवाज़ों से बचाने के लिए, या, इसके विपरीत, कमरे से बाहर की ओर जाने वाली आवाज़ों को रोकने के लिए, कमरे का इलाज किया जाता है और ध्वनिरोधी होता है। फोमेड पॉलिमर पर आधारित विशेष सामग्री के साथ दीवारों, फर्श और छत को असबाबवाला बनाया गया है। ऐसे असबाब में, सभी ध्वनियाँ बहुत जल्दी कम हो जाती हैं।
हाइड्रोकॉस्टिक्स (ग्रीक से। हाइड्रो- पानी, एकस्टिकोकोकस- श्रवण) - जलीय वातावरण में होने वाली घटनाओं का विज्ञान और ध्वनिक तरंगों के प्रसार, उत्सर्जन और स्वागत से जुड़ा हुआ है। इसमें जलीय पर्यावरण में उपयोग के लिए अभिप्रेत जलविद्युत उपकरणों का विकास और निर्माण शामिल है।
विकास का इतिहास
पनबिजली की बुनियादी बातें
पानी में ध्वनिक तरंगों के प्रसार की विशेषताएं
एक प्रतिध्वनि घटना के घटक।
पानी में ध्वनिक तरंगों के प्रसार पर व्यापक और मौलिक शोध की शुरुआत द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान हुई थी, जो नौसेना की व्यावहारिक समस्याओं और सबसे पहले, पनडुब्बियों को हल करने की आवश्यकता से तय हुई थी। युद्ध के बाद के वर्षों में प्रायोगिक और सैद्धांतिक कार्य जारी रखा गया था और कई मोनोग्राफ में संक्षेपित किया गया था। इन कार्यों के परिणामस्वरूप, पानी में ध्वनिक तरंगों के प्रसार की कुछ विशेषताओं की पहचान की गई और उन्हें परिष्कृत किया गया: अवशोषण, क्षीणन, प्रतिबिंब और अपवर्तन।
समुद्र के पानी में ध्वनिक तरंग ऊर्जा का अवशोषण दो प्रक्रियाओं के कारण होता है: माध्यम का आंतरिक घर्षण और उसमें घुले लवणों का पृथक्करण। पहली प्रक्रिया एक ध्वनिक तरंग की ऊर्जा को तापीय ऊर्जा में परिवर्तित करती है, और दूसरी प्रक्रिया, रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित होकर, अणुओं को संतुलन से बाहर लाती है, और वे आयनों में क्षय हो जाते हैं। ध्वनिक कंपन की आवृत्ति में वृद्धि के साथ इस प्रकार का अवशोषण तेजी से बढ़ता है। पानी में निलंबित कणों, सूक्ष्मजीवों और तापमान विसंगतियों की उपस्थिति भी पानी में ध्वनिक तरंग के क्षीणन की ओर ले जाती है। एक नियम के रूप में, ये नुकसान छोटे होते हैं, और वे कुल अवशोषण में शामिल होते हैं, हालांकि, कभी-कभी, उदाहरण के लिए, जहाज के जागने से बिखरने के मामले में, ये नुकसान 90% तक हो सकते हैं। तापमान विसंगतियों की उपस्थिति इस तथ्य की ओर ले जाती है कि ध्वनिक तरंग ध्वनिक छाया के क्षेत्रों में प्रवेश करती है, जहां यह कई प्रतिबिंबों से गुजर सकती है।
पानी-हवा और पानी के नीचे के इंटरफेस की उपस्थिति से उनमें से एक ध्वनिक तरंग का प्रतिबिंब होता है, और यदि पहले मामले में ध्वनिक तरंग पूरी तरह से परिलक्षित होती है, तो दूसरे मामले में प्रतिबिंब गुणांक नीचे की सामग्री पर निर्भर करता है: यह खराब रूप से मैला तल, अच्छी तरह से रेतीले और चट्टानी को दर्शाता है। उथली गहराई पर, नीचे और सतह के बीच एक ध्वनिक तरंग के बार-बार परावर्तन के कारण, एक पानी के नीचे का ध्वनि चैनल उत्पन्न होता है, जिसमें ध्वनिक तरंग लंबी दूरी तक फैल सकती है। विभिन्न गहराई पर ध्वनि की गति का मान बदलने से ध्वनि "किरणों" की वक्रता होती है - अपवर्तन।
ध्वनि का अपवर्तन (साउंड बीम के पथ की वक्रता)
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पानी में ध्वनि अपवर्तन: ए - गर्मियों में; बी - सर्दियों में; बाईं ओर - गहराई के साथ गति में परिवर्तन। ध्वनि प्रसार की गति गहराई के साथ बदलती है, और परिवर्तन वर्ष और दिन के समय, जलाशय की गहराई और कई अन्य कारणों पर निर्भर करते हैं। एक निश्चित कोण पर एक स्रोत से क्षितिज तक निकलने वाली ध्वनि किरणें मुड़ी हुई होती हैं, और मोड़ की दिशा माध्यम में ध्वनि वेगों के वितरण पर निर्भर करती है: गर्मियों में, जब ऊपरी परतें निचली परतों की तुलना में गर्म होती हैं, तो किरणें झुक जाती हैं नीचे की ओर और ज्यादातर नीचे से परावर्तित होते हैं, जबकि अपनी ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण हिस्सा खो देते हैं; सर्दियों में, जब पानी की निचली परतें अपना तापमान बनाए रखती हैं, जबकि ऊपरी परतें ठंडी होती हैं, किरणें ऊपर की ओर झुकती हैं और पानी की सतह से बार-बार परावर्तित होती हैं, जिससे बहुत कम ऊर्जा का नुकसान होता है। इसलिए, सर्दियों में, ध्वनि प्रसार दूरी गर्मियों की तुलना में अधिक होती है। ऊर्ध्वाधर ध्वनि वेग वितरण (वीएसडीएस) और वेग ढाल का समुद्री वातावरण में ध्वनि के प्रसार पर निर्णायक प्रभाव पड़ता है। विश्व महासागर के विभिन्न क्षेत्रों में ध्वनि की गति का वितरण अलग है और समय के साथ बदलता रहता है। वीआरएसजेड के कई विशिष्ट मामले हैं: |
माध्यम की विषमताओं द्वारा ध्वनि का प्रकीर्णन और अवशोषण।
पानी के नीचे की ध्वनि में ध्वनि का प्रसार। चैनल: ए - गहराई के साथ ध्वनि की गति में परिवर्तन; बी - ध्वनि चैनल में किरणों का पथ। उच्च-आवृत्ति ध्वनियों का प्रसार, जब तरंग दैर्ध्य बहुत छोटा होता है, छोटी विषमताओं से प्रभावित होता है, जो आमतौर पर प्राकृतिक जलाशयों में पाए जाते हैं: गैस के बुलबुले, सूक्ष्मजीव, आदि। ये विषमताएं दो तरह से कार्य करती हैं: वे ध्वनि तरंगों की ऊर्जा को अवशोषित और बिखेरती हैं। . नतीजतन, ध्वनि कंपन की आवृत्ति में वृद्धि के साथ, उनके प्रसार की सीमा कम हो जाती है। यह प्रभाव विशेष रूप से पानी की सतह परत में ध्यान देने योग्य है, जहां सबसे अधिक विषमताएं हैं। विषमताओं द्वारा ध्वनि का प्रकीर्णन, साथ ही पानी की सतह और तल में अनियमितताएं, पानी के नीचे की प्रतिध्वनि की घटना का कारण बनती हैं, जो एक ध्वनि नाड़ी भेजने के साथ होती है: ध्वनि तरंगें, विषमताओं और विलय के संयोजन से परावर्तित होती हैं, एक देती हैं ध्वनि नाड़ी का कसना, जो इसके समाप्त होने के बाद भी जारी रहता है। पानी के नीचे की आवाज़ों के प्रसार की सीमा भी समुद्र के अपने शोर से सीमित होती है, जिसकी दोहरी उत्पत्ति होती है: कुछ शोर पानी की सतह पर लहरों के प्रभाव से उत्पन्न होते हैं, समुद्री सर्फ से, समुद्र के किनारे से। रोलिंग कंकड़, आदि का शोर; दूसरा भाग समुद्री जीवों से जुड़ा है (हाइड्रोबायोंट्स द्वारा निर्मित ध्वनियाँ: मछली और अन्य समुद्री जानवर)। Biohydroacoustics इस बहुत गंभीर पहलू से संबंधित है। |
ध्वनि तरंगों के प्रसार की दूरी
ध्वनि तरंगों के प्रसार की सीमा विकिरण आवृत्ति का एक जटिल कार्य है, जो विशिष्ट रूप से ध्वनिक संकेत की तरंग दैर्ध्य से संबंधित है। जैसा कि ज्ञात है, जलीय पर्यावरण द्वारा मजबूत अवशोषण के कारण उच्च आवृत्ति ध्वनिक संकेतों को तेजी से क्षीण कर दिया जाता है। कम आवृत्ति के संकेत, इसके विपरीत, लंबी दूरी पर जलीय वातावरण में प्रसार करने में सक्षम हैं। तो 50 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ एक ध्वनिक संकेत समुद्र में हजारों किलोमीटर की दूरी के लिए प्रचार करने में सक्षम है, जबकि साइड-स्कैन सोनार के लिए विशिष्ट 100 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति वाले सिग्नल में केवल 1-2 की प्रसार सीमा होती है किमी. ध्वनिक संकेत (तरंग दैर्ध्य) की विभिन्न आवृत्तियों के साथ आधुनिक सोनार की अनुमानित श्रेणियां तालिका में दी गई हैं:
उपयोग के क्षेत्र।
जलविद्युत को व्यापक व्यावहारिक अनुप्रयोग प्राप्त हुआ है, क्योंकि किसी भी महत्वपूर्ण दूरी पर पानी के नीचे विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संचरण के लिए अभी तक कोई प्रभावी प्रणाली नहीं बनाई गई है, और इसलिए ध्वनि पानी के नीचे संचार का एकमात्र संभव साधन है। इन उद्देश्यों के लिए, 300 से 10,000 हर्ट्ज तक की ध्वनि आवृत्तियों और 10,000 हर्ट्ज और उससे अधिक के अल्ट्रासाउंड का उपयोग किया जाता है। इलेक्ट्रोडायनामिक और पीजोइलेक्ट्रिक एमिटर और हाइड्रोफोन का उपयोग ध्वनि क्षेत्र में उत्सर्जक और रिसीवर के रूप में किया जाता है, और पीजोइलेक्ट्रिक और मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव का उपयोग अल्ट्रासोनिक क्षेत्र में किया जाता है।
पनबिजली के सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं:
- सैन्य समस्याओं को हल करने के लिए;
- समुद्री नेविगेशन;
- ध्वनि पानी के नीचे संचार;
- मछली-खोज टोही;
- समुद्र विज्ञान अनुसंधान;
- महासागरों के तल के धन के विकास के लिए गतिविधि के क्षेत्र;
- पूल में ध्वनिकी का उपयोग (घर पर या एक सिंक्रनाइज़ स्विमिंग प्रशिक्षण केंद्र में)
- समुद्री पशु प्रशिक्षण।
टिप्पणियाँ
साहित्य और सूचना के स्रोत
साहित्य:
- वी.वी. शुलेइकिन समुद्र का भौतिकी. - मॉस्को: "नौका", 1968। - 1090 पी।
- मैं एक। रोमानियाई पनबिजली की बुनियादी बातें. - मॉस्को: "जहाज निर्माण", 1979. - 105 पी।
- यू.ए. कोर्याकिन हाइड्रोकॉस्टिक सिस्टम. - सेंट पीटर्सबर्ग: "सेंट पीटर्सबर्ग का विज्ञान और रूस की नौसेना शक्ति", 2002. - 416 पी।
>>भौतिकी: विभिन्न वातावरणों में ध्वनि
ध्वनि प्रसार के लिए एक लोचदार माध्यम की आवश्यकता होती है। ध्वनि तरंगें निर्वात में नहीं फैल सकतीं क्योंकि वहां कंपन करने के लिए कुछ भी नहीं है। इसे एक साधारण प्रयोग द्वारा सत्यापित किया जा सकता है। यदि हम कांच की घंटी के नीचे बिजली की घंटी रख दें, जैसे घंटी के नीचे से हवा को बाहर निकाला जाता है, तो हम पाएंगे कि घंटी की आवाज कमजोर और कमजोर हो जाएगी जब तक कि यह पूरी तरह से बंद न हो जाए।
गैसों में ध्वनि. यह ज्ञात है कि गरज के दौरान हम सबसे पहले बिजली की चमक देखते हैं और थोड़ी देर बाद ही गड़गड़ाहट सुनते हैं (चित्र 52)। यह देरी इस तथ्य के कारण होती है कि हवा में ध्वनि की गति बिजली से आने वाले प्रकाश की गति से काफी कम होती है।
हवा में ध्वनि की गति सबसे पहले 1636 में फ्रांसीसी वैज्ञानिक एम. मेर्सन द्वारा मापी गई थी। 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, यह 343 मीटर/सेकेंड के बराबर है, यानी। 1235 किमी / घंटा। ध्यान दें कि यह इस मूल्य के लिए है कि कलाश्निकोव मशीन गन (पीके) से दागी गई गोली की गति 800 मीटर की दूरी पर घट जाती है। गोली का थूथन वेग 825 m/s है, जो हवा में ध्वनि की गति से बहुत अधिक है। इसलिए, जो व्यक्ति गोली की आवाज या गोली की सीटी की आवाज सुनता है, उसे चिंता करने की जरूरत नहीं है: यह गोली उसे पहले ही पार कर चुकी है। गोली शॉट की आवाज से आगे निकल जाती है और आवाज आने से पहले ही अपने शिकार तक पहुंच जाती है।
ध्वनि की गति माध्यम के तापमान पर निर्भर करती है: हवा के तापमान में वृद्धि के साथ, यह बढ़ जाती है, और कमी के साथ घट जाती है। 0°C पर वायु में ध्वनि की चाल 331 m/s होती है।
ध्वनि अलग-अलग गैसों में अलग-अलग गति से यात्रा करती है। गैस के अणुओं का द्रव्यमान जितना अधिक होता है, उसमें ध्वनि की गति उतनी ही कम होती है। तो, 0 ° C के तापमान पर, हाइड्रोजन में ध्वनि की गति 1284 m/s, हीलियम में - 965 m/s, और ऑक्सीजन में - 316 m/s होती है।
तरल पदार्थ में ध्वनि. द्रवों में ध्वनि की चाल सामान्यतः गैसों में ध्वनि की चाल से अधिक होती है। पानी में ध्वनि की गति सबसे पहले 1826 में जे. कोलाडॉन और जे. स्टर्म द्वारा मापी गई थी। उन्होंने स्विट्जरलैंड में जिनेवा झील पर अपने प्रयोग किए (चित्र 53)। एक नाव पर उन्होंने बारूद में आग लगा दी और उसी समय एक घंटी को पानी में गिरा दिया। एक विशेष हॉर्न की मदद से इस घंटी की आवाज को भी पानी में उतारा गया, जो पहली नाव से 14 किमी की दूरी पर स्थित एक अन्य नाव पर पकड़ी गई। पानी में ध्वनि की गति प्रकाश की चमक और ध्वनि संकेत के आने के बीच के समय अंतराल से निर्धारित की जाती थी। 8 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, यह लगभग 1440 मीटर/सेकेंड निकला। 
दो अलग-अलग माध्यमों के बीच की सीमा पर, ध्वनि तरंग का कुछ भाग परावर्तित होता है, और भाग आगे की यात्रा करता है। जब ध्वनि हवा से पानी में जाती है, तो ध्वनि ऊर्जा का 99.9% वापस परावर्तित हो जाता है, लेकिन ध्वनि तरंग में दबाव जो पानी में चला गया है, लगभग 2 गुना अधिक है। श्रवण - संबंधी उपकरणमछली इसका जवाब देती है। इसलिए, उदाहरण के लिए, पानी की सतह के ऊपर चीखना और शोर समुद्री जीवन को डराने का एक निश्चित तरीका है। ये चीखें पानी के नीचे रहने वाले व्यक्ति को बहरा नहीं करेंगी: पानी में डूबे रहने पर उसके कानों में हवा "प्लग" रहेगी, जो उसे ध्वनि अधिभार से बचाएगा।
जब ध्वनि पानी से हवा में जाती है, तो 99.9% ऊर्जा फिर से परावर्तित हो जाती है। लेकिन अगर हवा से पानी में संक्रमण के दौरान ध्वनि का दबाव बढ़ जाता है, तो अब, इसके विपरीत, यह तेजी से कम हो जाता है। इसी कारण से, उदाहरण के लिए, जब एक पत्थर दूसरे से टकराता है तो पानी के नीचे होने वाली ध्वनि हवा में किसी व्यक्ति तक नहीं पहुँचती है।
पानी और हवा के बीच की सीमा पर ध्वनि के इस व्यवहार ने हमारे पूर्वजों को पानी के नीचे की दुनिया को "मौन की दुनिया" के रूप में मानने का कारण दिया। इसलिए अभिव्यक्ति: "वह मछली की तरह गूंगा है।" हालांकि, यहां तक कि लियोनार्डो दा विंची ने भी अपने कान को पानी में नीचे की ओर रखकर पानी के नीचे की आवाज़ सुनने का सुझाव दिया। इस विधि का उपयोग करके, आप देख सकते हैं कि मछलियाँ वास्तव में काफी बातूनी होती हैं।
ठोस में ध्वनि. ठोसों में ध्वनि की चाल द्रवों और गैसों की अपेक्षा अधिक होती है। यदि आप अपना कान रेल की ओर लगाते हैं, तो रेल के दूसरे छोर से टकराने के बाद आपको दो आवाजें सुनाई देंगी। उनमें से एक रेल के साथ आपके कान तक पहुंच जाएगा, दूसरा हवा के माध्यम से।
पृथ्वी की ध्वनि चालकता अच्छी है। इसलिए, पुराने दिनों में, घेराबंदी के दौरान, "सुनने वालों" को किले की दीवारों में रखा जाता था, जो पृथ्वी द्वारा प्रसारित ध्वनि से यह निर्धारित कर सकते थे कि दुश्मन दीवारों को खोद रहा है या नहीं। जमीन पर कान लगाकर उन्होंने दुश्मन के घुड़सवारों के दृष्टिकोण को भी देखा।
ठोस शरीर अच्छी तरह से ध्वनि का संचालन करते हैं। इस वजह से, जो लोग अपनी सुनवाई खो चुके हैं, वे कभी-कभी उस संगीत पर नृत्य करने में सक्षम होते हैं जो उनकी श्रवण तंत्रिकाओं तक हवा और बाहरी कान के माध्यम से नहीं, बल्कि फर्श और हड्डियों के माध्यम से पहुंचता है।
1. आंधी के दौरान हमें पहले बिजली क्यों दिखाई देती है और उसके बाद ही गड़गड़ाहट सुनाई देती है? 2. गैसों में ध्वनि की चाल क्या निर्धारित करती है? 3. नदी के किनारे खड़े व्यक्ति को पानी के नीचे होने वाली आवाजें क्यों नहीं सुनाई देतीं? 4. "सुनने वाले" जो प्राचीन काल में दुश्मन की मिट्टी के कामों का अनुसरण करते थे, अक्सर अंधे लोग क्यों थे?
प्रायोगिक कार्य . बोर्ड के एक छोर (या लकड़ी के एक लंबे शासक) पर घड़ी लगाकर, अपने कान को उसके दूसरे छोर पर रखें। आप क्या सुन रहे हैं? घटना की व्याख्या करें।
एस.वी. ग्रोमोव, एन.ए. मातृभूमि, भौतिकी ग्रेड 8
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