Ch 10Sound Waves: Characteristics and Applicationsध्वनि तरंगें — अभिलक्षण एवं अनुप्रयोगSound Waves: Characteristics and Applications (Dhvani tarangein)
How sound is produced and travels, compressions and rarefactions, wavelength, frequency, time period, amplitude, speed (v = λν), pitch and loudness, echo, reverberation, ultrasound, echolocation and sonar — with every NCERT question solved.ध्वनि कैसे बनती और चलती है, संपीडन और विरलन, तरंगदैर्ध्य, आवृत्ति, आवर्तकाल, आयाम, चाल (v = λν), तारत्व और प्रबलता, प्रतिध्वनि, अनुरणन, पराश्रव्य, प्रतिध्वनि द्वारा स्थान निर्धारण और सोनार — NCERT के सभी प्रश्न हल सहित।Sound kaise banti aur chalti hai, compression aur rarefaction, wavelength, frequency, time period, amplitude, speed (v = λν), pitch aur loudness, echo, reverberation, ultrasound, echolocation aur sonar — NCERT ke saare questions solved.
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Diagrams in this chapterइस अध्याय के डायग्रामIs chapter ke diagrams
A vibrating tuning forkकंपन करता स्वरित्र द्विभुजA vibrating tuning forkFig 10.4
Vacuum bell jar experimentनिर्वात बेल जार प्रयोगVacuum bell jar experimentFig 10.7
Sound as compressions and rarefactionsध्वनि — संपीडन और विरलनSound as compressions and rarefactionsFig 10.9, 10.12
Graph of a sound wave: crest, trough, wavelength, amplitudeध्वनि तरंग का ग्राफ़: शृंग, गर्त, तरंगदैर्ध्य, आयामGraph of a sound wave: crest, trough, wavelength, amplitudeFig 10.16, 10.18, 10.20
How we hear — the human earहम कैसे सुनते हैं — मानव कानHow we hear — the human earFig 10.24
Sonar — finding distance with echoesसोनार — प्रतिध्वनि से दूरी ज्ञात करनाSonar — finding distance with echoesFig 10.28
Exercise 7: wave with amplitude 3 units, wavelength 4 cmअभ्यास 7: आयाम 3 इकाई, तरंगदैर्ध्य 4 cm की तरंगExercise 7: wave with amplitude 3 units, wavelength 4 cmEx 7In this chapter (NCERT sections)इस अध्याय में (NCERT खंड)Is chapter mein (NCERT sections)
- 10.1Production of soundध्वनि का उत्पादनSound ka banna
- 10.2Propagation of soundध्वनि का संचरणSound ka chalna
- 10.3Sound wavesध्वनि तरंगेंSound waves
- 10.4Energy of sound wavesध्वनि तरंगों की ऊर्जाSound waves ki energy
- 10.5Graphical representation of a sound waveध्वनि तरंग का ग्राफ़ीय निरूपणSound wave ka graph
- 10.6Characteristics of a sound waveध्वनि तरंग के अभिलक्षणSound wave ki khaasiyatein
- 10.7Reflection of soundध्वनि का परावर्तनSound ka reflection
- 10.8Ultrasonic and infrasonic waves, and their applicationsपराश्रव्य और अवश्रव्य तरंगें तथा उनके अनुप्रयोगUltrasonic aur infrasonic waves aur unke upyog
- ★Yaad rakho — quick revisionयाद रखो — झटपट दोहरावYaad rakho — quick revision
- ⚠Common mistakesआम गलतियाँCommon mistakes
- ✎NCERT questions — short answersNCERT प्रश्न — संक्षिप्त उत्तरNCERT questions — short answers
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Two astronauts on a spacewalk cannot hear each other directly. Bats catch insects in the dark using sound. Both puzzles are solved in this chapter.अंतरिक्ष में चलते दो अंतरिक्ष यात्री एक-दूसरे को सीधे नहीं सुन सकते। चमगादड़ अंधेरे में ध्वनि से कीड़े पकड़ते हैं। इस अध्याय में दोनों पहेलियाँ सुलझती हैं।Spacewalk par do astronauts ek-doosre ko seedhe nahi sun sakte. Chamgaadad andhere mein sound se keede pakadte hain. Is chapter mein dono paheliyan suljhti hain.
10.1Production of soundध्वनि का उत्पादनSound ka banna
Activity 10.1: a rubber band stretched over a box makes sound only while it vibrates; tighter band → different sound. Sound is produced by vibrations — periodic to-and-fro motion (oscillation). Strings (sitar), membranes (tabla), air columns (bansuri) vibrate. In humans, the vocal cords in the larynx vibrate; tongue, lips, mouth and nose shape it into speech. Crickets and grasshoppers rub wings or legs. The vibrating object is the source.क्रियाकलाप 10.1: डिब्बे पर तना रबड़ बैंड केवल कंपन करते समय ध्वनि देता है; अधिक तनाव → अलग ध्वनि। ध्वनि कंपनों से उत्पन्न होती है — आवर्ती आगे-पीछे गति (दोलन)। तार (सितार), झिल्ली (तबला), वायु स्तंभ (बाँसुरी) कंपन करते हैं। मनुष्यों में स्वरयंत्र (लैरिंक्स) के वाक्-तंतु कंपन करते हैं; जीभ, होंठ, मुँह और नाक इसे वाणी बनाते हैं। झींगुर और टिड्डे पंख या पैर रगड़ते हैं। कंपन करने वाली वस्तु स्रोत है।Activity 10.1: dabbe par tana rubber band sirf vibrate karte waqt sound deta hai; zyada tight → alag sound. Sound vibrations se banti hai — periodic aage-peeche gati (oscillation). Taar (sitar), membrane (tabla), hawa ka column (bansuri) vibrate karte hain. Insaan mein larynx ke vocal cords vibrate karte hain; jeebh, honth, munh aur naak ise speech banate hain. Jhingur aur tidde pankh ya pair ragadte hain. Vibrate karne wali cheez source hai.
Tuning fork (10.1.1, Activity 10.2): a U-shaped steel or aluminium bar with two prongs and a stem. Strike a prong on a rubber pad → it vibrates and gives a nearly single-frequency sound; a prong touching water makes ripples. Tap the prongs.स्वरित्र द्विभुज (10.1.1, क्रियाकलाप 10.2): स्टील या ऐलुमिनियम की U-आकार की छड़ जिसमें दो भुजाएँ और एक हत्था होता है। भुजा को रबड़ के पैड पर मारें → यह कंपन करती है और लगभग एक आवृत्ति की ध्वनि देती है; भुजा जल को छुए तो तरंगें बनती हैं। भुजाओं पर टैप कीजिए।Tuning fork (10.1.1, Activity 10.2): steel ya aluminium ki U-shape ki chhad jismein do prongs aur ek stem hota hai. Prong ko rubber pad par maaro → wo vibrate karti hai aur lagbhag ek frequency ki sound deti hai; prong paani ko chhue to lehrein banti hain. Prongs par tap kijiye.
A vibrating tuning forkकंपन करता स्वरित्र द्विभुजA vibrating tuning forkNCERT Fig 10.4 · 5 tappable partsOpen10.2Propagation of soundध्वनि का संचरणSound ka chalna
Activity 10.3: a scratch on a desk is heard better with your ear on the desk → sound travels through solids. Activity 10.4: spoons tapped under water are heard → through liquids. The material through which sound travels is the medium. Vacuum bell jar (Fig 10.7): as air is pumped out, the ringing bell becomes fainter and almost silent; let air in and it returns. Sound cannot travel through vacuum. So astronauts talk through radio devices in their spacesuits. Tap the vacuum pump.क्रियाकलाप 10.3: मेज़ पर कान लगाने पर खरोंच की ध्वनि बेहतर सुनाई देती है → ध्वनि ठोसों में चलती है। क्रियाकलाप 10.4: जल के अंदर बजाए चम्मच सुनाई देते हैं → द्रवों में भी। जिस पदार्थ से ध्वनि चलती है वह माध्यम है। निर्वात बेल जार (चित्र 10.7): वायु निकालने पर बजती घंटी धीमी होकर लगभग चुप हो जाती है; वायु वापस आने पर ध्वनि लौटती है। ध्वनि निर्वात में नहीं चल सकती। इसलिए अंतरिक्ष यात्री सूट में लगे रेडियो उपकरणों से बात करते हैं। निर्वात पंप पर टैप कीजिए।Activity 10.3: desk par kaan lagane par kharonch ki awaaz behtar sunai deti hai → sound solids mein chalti hai. Activity 10.4: paani ke andar bajaye chammach sunai dete hain → liquids mein bhi. Jis cheez se sound chalti hai wo medium hai. Vacuum bell jar (Fig 10.7): hawa nikalne par bajti ghanti dheemi hokar lagbhag chup ho jaati hai; hawa wapas aane par awaaz laut-ti hai. Sound vacuum mein nahi chal sakti. Isliye astronauts suit ke radio devices se baat karte hain. Vacuum pump par tap kijiye.
Vacuum bell jar experimentनिर्वात बेल जार प्रयोगVacuum bell jar experimentNCERT Fig 10.7 · 5 tappable partsOpen10.3Sound wavesध्वनि तरंगेंSound waves
Activity 10.5 (slinky): pushing and pulling one end makes regions where turns are closer and regions where they are spread out; these travel along, but a marked turn only oscillates about its place. In air, a piston moving forward makes a compression (C) — higher density; moving back makes a rarefaction (R) — lower density. A sound wave is a series of compressions and rarefactions travelling through a medium without the particles travelling — they only vibrate about their mean positions. From a small source, sound spreads as spherical waves. Tap a compression.क्रियाकलाप 10.5 (स्लिंकी): एक सिरे को आगे-पीछे करने से कहीं फेरे पास-पास और कहीं दूर-दूर होते हैं; ये आगे बढ़ते हैं, पर चिह्नित फेरा केवल अपनी जगह दोलन करता है। वायु में पिस्टन आगे जाने पर संपीडन (C) — अधिक घनत्व; पीछे आने पर विरलन (R) — कम घनत्व। ध्वनि तरंग माध्यम में चलते संपीडनों और विरलनों की श्रेणी है, कण स्वयं आगे नहीं जाते — वे केवल माध्य स्थिति के इधर-उधर कंपन करते हैं। छोटे स्रोत से ध्वनि गोलीय तरंगों के रूप में फैलती है। संपीडन पर टैप कीजिए।Activity 10.5 (slinky): ek sire ko aage-peeche karne se kahin turns paas-paas aur kahin door-door hote hain; ye aage badhte hain, par marked turn sirf apni jagah oscillate karta hai. Hawa mein piston aage jaane par compression (C) — zyada density; peeche aane par rarefaction (R) — kam density. Sound wave medium mein chalte compressions aur rarefactions ki series hai, particles khud aage nahi jaate — sirf apni mean position ke idhar-udhar vibrate karte hain. Chhote source se sound spherical waves mein phailti hai. Compression par tap kijiye.
Sound as compressions and rarefactionsध्वनि — संपीडन और विरलनSound as compressions and rarefactionsNCERT Fig 10.9, 10.12 · 5 tappable partsOpenIn sound, particles vibrate parallel to the direction of the wave → longitudinal wave. A wave that needs a material medium is a mechanical wave; sound is one. (Beyond: in a transverse wave particles vibrate perpendicular to the wave; light is a transverse wave that needs no medium. Thunder and firecrackers make sudden pressure pulses; a supersonic aircraft makes a sonic boom.)ध्वनि में कण तरंग की दिशा के समानांतर कंपन करते हैं → अनुदैर्ध्य तरंग। जिस तरंग को भौतिक माध्यम चाहिए वह यांत्रिक तरंग है; ध्वनि ऐसी ही है। (आगे: अनुप्रस्थ तरंग में कण तरंग के लंबवत कंपन करते हैं; प्रकाश अनुप्रस्थ तरंग है जिसे माध्यम नहीं चाहिए। गड़गड़ाहट और पटाखे अचानक दाब-स्पंद बनाते हैं; पराध्वनिक वायुयान ध्वनि बूम बनाता है।)Sound mein particles wave ki disha ke parallel vibrate karte hain → longitudinal wave. Jis wave ko material medium chahiye wo mechanical wave hai; sound aisi hi hai. (Aage: transverse wave mein particles wave ke perpendicular vibrate karte hain; light transverse wave hai jise medium nahi chahiye. Thunder aur pataakhe achanak pressure pulse banate hain; supersonic aircraft sonic boom banata hai.)
10.4Energy of sound wavesध्वनि तरंगों की ऊर्जाSound waves ki energy
Activity 10.6: grains on a stretched sheet over a bowl jump when a loud sound is made nearby — sound carries energy. In a sound wave energy is transferred, not the particles. A microphone converts sound energy into electrical signals (diaphragm vibrates); a speaker does the reverse.क्रियाकलाप 10.6: कटोरे पर तनी झिल्ली पर रखे दाने पास में तेज़ ध्वनि करने पर उछलते हैं — ध्वनि ऊर्जा ले जाती है। ध्वनि तरंग में ऊर्जा स्थानांतरित होती है, कण नहीं। माइक्रोफ़ोन ध्वनि ऊर्जा को विद्युत संकेत में बदलता है (डायाफ्राम कंपन करता है); स्पीकर इसका उल्टा करता है।Activity 10.6: katore par tani jhilli par rakhe daane paas mein tez awaaz karne par uchhalte hain — sound energy le jaati hai. Sound wave mein energy transfer hoti hai, particles nahi. Microphone sound energy ko electrical signal mein badalta hai (diaphragm vibrate karta hai); speaker iska ulta karta hai.
10.5Graphical representation of a sound waveध्वनि तरंग का ग्राफ़ीय निरूपणSound wave ka graph
Plot density (y-axis) against distance (x-axis) at one instant. The dashed line is the average density. A compression shows as a rise above it — its highest point is the crest (maximum density). A rarefaction shows as a dip — its lowest point is the trough (minimum density). Tap the crest.किसी एक क्षण पर घनत्व (y-अक्ष) बनाम दूरी (x-अक्ष) आलेखित करें। डैश रेखा माध्य घनत्व है। संपीडन इसके ऊपर उभार है — उसका उच्चतम बिंदु शृंग (अधिकतम घनत्व)। विरलन नीचे गिरावट है — उसका निम्नतम बिंदु गर्त (न्यूनतम घनत्व)। शृंग पर टैप कीजिए।Ek pal par density (y-axis) vs distance (x-axis) plot karo. Dashed line average density hai. Compression iske upar ubhaar hai — uska highest point crest (maximum density). Rarefaction neeche giraavat hai — uska lowest point trough (minimum density). Crest par tap kijiye.
Graph of a sound wave: crest, trough, wavelength, amplitudeध्वनि तरंग का ग्राफ़: शृंग, गर्त, तरंगदैर्ध्य, आयामGraph of a sound wave: crest, trough, wavelength, amplitudeNCERT Fig 10.16, 10.18, 10.20 · 6 tappable partsOpen10.6Characteristics of a sound waveध्वनि तरंग के अभिलक्षणSound wave ki khaasiyatein
- Wavelength (λ): distance between two consecutive crests or troughs. Unit: m.तरंगदैर्ध्य (λ): दो क्रमागत शृंगों या गर्तों के बीच की दूरी। मात्रक: m।Wavelength (λ): do lagataar crests ya troughs ke beech ki doori. Unit: m.
- Frequency (ν): number of density oscillations per second at a point. Unit: hertz (Hz = s⁻¹).आवृत्ति (ν): किसी बिंदु पर प्रति सेकंड घनत्व-दोलनों की संख्या। मात्रक: हर्ट्ज़ (Hz = s⁻¹)।Frequency (ν): ek point par har second density oscillations ki sankhya. Unit: hertz (Hz = s⁻¹).
- Time period (T): time for one complete density oscillation. Unit: s. ν = 1/T.आवर्तकाल (T): एक पूर्ण घनत्व-दोलन का समय। मात्रक: s। ν = 1/T।Time period (T): ek poore density oscillation ka samay. Unit: s. ν = 1/T.
- Amplitude: maximum change in density from average. Larger amplitude → more energy. Intensity = sound energy per second through unit area; it falls with distance as sound spreads.आयाम: माध्य से घनत्व का अधिकतम परिवर्तन। अधिक आयाम → अधिक ऊर्जा। तीव्रता = एकांक क्षेत्रफल से प्रति सेकंड गुज़रने वाली ध्वनि ऊर्जा; ध्वनि फैलने से दूरी के साथ घटती है।Amplitude: average se density ka maximum badlav. Zyada amplitude → zyada energy. Intensity = unit area se har second guzarne wali sound energy; sound phailne se doori ke saath ghat-ti hai.
Speed of sound depends on the medium: fastest in solids, slower in liquids, slowest in gases (Table 10.1 at 15 °C: steel 5000, water 1500, air 340 m/s). In air it rises with temperature and humidity (331 m/s at 0 °C, about 344 m/s at 22 °C). It does not depend on frequency — if the source frequency changes, the wavelength changes. Example 10.3: thunder heard 5 s after lightning → 340 × 5 = 1700 m.ध्वनि की चाल माध्यम पर निर्भर: ठोसों में सबसे अधिक, द्रवों में कम, गैसों में सबसे कम (तालिका 10.1, 15 °C: स्टील 5000, जल 1500, वायु 340 m/s)। वायु में ताप और आर्द्रता के साथ बढ़ती है (0 °C पर 331 m/s, 22 °C पर लगभग 344 m/s)। यह आवृत्ति पर निर्भर नहीं — स्रोत की आवृत्ति बदले तो तरंगदैर्ध्य बदलता है। उदाहरण 10.3: बिजली के 5 s बाद गड़गड़ाहट → 340 × 5 = 1700 m।Sound ki speed medium par depend: solids mein sabse zyada, liquids mein kam, gases mein sabse kam (Table 10.1, 15 °C: steel 5000, paani 1500, hawa 340 m/s). Hawa mein temperature aur humidity ke saath badhti hai (0 °C par 331 m/s, 22 °C par lagbhag 344 m/s). Ye frequency par depend nahi — source ki frequency badle to wavelength badalti hai. Example 10.3: bijli ke 5 s baad garaj → 340 × 5 = 1700 m.
10.6.4Human perception of soundध्वनि का मानव बोधInsaan sound ko kaise mehsoos karta hai
Pitch is how we perceive frequency: whistle, siren → high pitch (high frequency); thunder → low pitch. Loudness is how we perceive amplitude; it falls as we move away. Intensity is measurable; loudness depends on the listener. Audible range: 20 Hz – 20 kHz (shrinks with age). Below 20 Hz: infrasonic (elephants detect); above 20 kHz: ultrasonic (dogs, cats, bats, dolphins detect). Loudness is measured in decibels (dB): talking ≈ 60 dB, firecrackers > 100 dB. Unwanted sound is noise; long exposure can damage hearing. Timbre makes a flute and a tabla sound different on the same note.तारत्व आवृत्ति का हमारा बोध है: सीटी, सायरन → उच्च तारत्व (अधिक आवृत्ति); गड़गड़ाहट → निम्न तारत्व। प्रबलता आयाम का हमारा बोध है; दूर जाने पर घटती है। तीव्रता मापी जा सकती है; प्रबलता श्रोता पर निर्भर। श्रव्य परिसर: 20 Hz – 20 kHz (उम्र के साथ घटता)। 20 Hz से कम: अवश्रव्य (हाथी सुनते हैं); 20 kHz से अधिक: पराश्रव्य (कुत्ते, बिल्ली, चमगादड़, डॉल्फ़िन सुनते हैं)। प्रबलता डेसिबल (dB) में मापते हैं: बातचीत ≈ 60 dB, पटाखे > 100 dB। अवांछित ध्वनि शोर है; लंबे समय तक सुनने से श्रवण क्षति हो सकती है। टिम्बर (ध्वनि गुण) से एक ही स्वर पर बाँसुरी और तबला अलग लगते हैं।Pitch frequency ka humara ehsaas hai: seeti, siren → high pitch (zyada frequency); garaj → low pitch. Loudness amplitude ka ehsaas hai; door jaane par ghat-ti hai. Intensity naapi ja sakti hai; loudness sunne wale par depend. Audible range: 20 Hz – 20 kHz (umar ke saath ghat-ta). 20 Hz se kam: infrasonic (haathi sunte hain); 20 kHz se zyada: ultrasonic (kutte, billi, chamgaadad, dolphin sunte hain). Loudness decibel (dB) mein naapte hain: baatcheet ≈ 60 dB, pataakhe > 100 dB. Bekaar awaaz noise hai; lambe samay tak sunne se hearing kharab ho sakti hai. Timbre se ek hi note par bansuri aur tabla alag lagte hain.
How we hear: sound makes the eardrum vibrate, tiny bones amplify it, the cochlea turns it into electrical signals for the brain. Two ears let the brain find the direction. Tap the eardrum or explore the 3D ear3D.हम कैसे सुनते हैं: ध्वनि कर्णपटल को कंपित करती है, छोटी अस्थियाँ इसे प्रवर्धित करती हैं, कॉक्लिया इसे मस्तिष्क के लिए विद्युत संकेतों में बदलता है। दो कान दिशा पहचानने में मदद करते हैं। कर्णपटल पर टैप करें या 3D कान3D देखें।Hum kaise sunte hain: sound eardrum ko vibrate karti hai, chhoti haddiyan ise amplify karti hain, cochlea ise brain ke liye electrical signals mein badalta hai. Do kaan disha pehchaanne mein madad karte hain. Eardrum par tap karein ya 3D kaan3D dekhein.
How we hear — the human earहम कैसे सुनते हैं — मानव कानHow we hear — the human earNCERT Fig 10.24 · 7 tappable partsOpen10.7Reflection of soundध्वनि का परावर्तनSound ka reflection
Sound bounces off hard surfaces and follows the laws of reflection (angle of incidence = angle of reflection; incident, reflected and normal in one plane). Echo (10.7.1): a reflected sound heard separately. The brain separates two sounds only if they are ≥ 0.1 s apart. In 0.1 s sound goes 340 × 0.1 = 34 m (there and back), so the minimum distance for an echo is 17 m. Hard, smooth surfaces give strong echoes; curtains absorb, rough surfaces scatter. Example 10.5: echo after 0.5 s → d = 340 × 0.5 / 2 = 85 m.ध्वनि कठोर सतहों से टकराकर लौटती है और परावर्तन के नियमों का पालन करती है (आपतन कोण = परावर्तन कोण; आपतित, परावर्तित और अभिलंब एक तल में)। प्रतिध्वनि (10.7.1): अलग से सुनाई देने वाली परावर्तित ध्वनि। मस्तिष्क दो ध्वनियों को तभी अलग पहचानता है जब उनमें ≥ 0.1 s का अंतर हो। 0.1 s में ध्वनि 340 × 0.1 = 34 m चलती है (जाना-आना), अतः प्रतिध्वनि के लिए न्यूनतम दूरी 17 m। कठोर, चिकनी सतहें प्रबल प्रतिध्वनि देती हैं; पर्दे सोखते हैं, खुरदरी सतहें बिखेरती हैं। उदाहरण 10.5: 0.5 s बाद प्रतिध्वनि → d = 340 × 0.5 / 2 = 85 m।Sound sakht surfaces se takra kar laut-ti hai aur reflection ke niyam follow karti hai (angle of incidence = angle of reflection; incident, reflected aur normal ek plane mein). Echo (10.7.1): alag se sunai dene wali reflected sound. Brain do awaazon ko tabhi alag pehchaanta hai jab unmein ≥ 0.1 s ka antar ho. 0.1 s mein sound 340 × 0.1 = 34 m chalti hai (jaana-aana), isliye echo ke liye minimum doori 17 m. Sakht, chikni surfaces strong echo deti hain; parde sokhte hain, khurdari surfaces bikherti hain. Example 10.5: 0.5 s baad echo → d = 340 × 0.5 / 2 = 85 m.
Reverberation (10.7.2): many reflections in a big hall, arriving less than 0.05 s apart, make sound persist after the source stops. Auditoriums use sound-absorbing panels, upholstered seats and curtains to keep it at a useful level. The Whispering Gallery of Gol Gumbaz (Bijapur) is a famous example of acoustic design.अनुरणन (10.7.2): बड़े हॉल में अनेक परावर्तन, जो 0.05 s से कम अंतर पर पहुँचते हैं, स्रोत रुकने के बाद भी ध्वनि बनाए रखते हैं। सभागारों में ध्वनि-अवशोषी पैनल, गद्देदार कुर्सियाँ और पर्दे इसे उपयुक्त स्तर पर रखते हैं। बीजापुर के गोल गुंबज़ की फुसफुसाहट दीर्घा ध्वनिक डिज़ाइन का प्रसिद्ध उदाहरण है।Reverberation (10.7.2): bade hall mein kai reflections, jo 0.05 s se kam antar par pahunchte hain, source rukne ke baad bhi awaaz banaye rakhte hain. Auditoriums mein sound-absorbing panels, gaddedar kursiyan aur parde ise sahi level par rakhte hain. Bijapur ke Gol Gumbaz ki Whispering Gallery acoustic design ka mashhoor udaharan hai.
10.8Ultrasonic and infrasonic waves, and their applicationsपराश्रव्य और अवश्रव्य तरंगें तथा उनके अनुप्रयोगUltrasonic aur infrasonic waves aur unke upyog
- Infrasonic (< 20 Hz): detecting earthquakes, volcanic eruptions and severe storms.अवश्रव्य (< 20 Hz): भूकंप, ज्वालामुखी विस्फोट और भीषण तूफ़ानों का पता लगाना।Infrasonic (< 20 Hz): bhookamp, jwalamukhi aur bhayanak toofan ka pata lagana.
- Ultrasonic (> 20 kHz): ultrasonography (imaging organs without surgery), breaking kidney stones, ultrasonic welding and cleaning, finding defects inside metal blocks, locating objects by reflection.पराश्रव्य (> 20 kHz): अल्ट्रासोनोग्राफ़ी (बिना शल्य अंगों की छवि), गुर्दे की पथरी तोड़ना, पराश्रव्य वेल्डिंग और सफ़ाई, धातु के ब्लॉकों में दोष ढूँढना, परावर्तन से वस्तुओं का पता लगाना।Ultrasonic (> 20 kHz): ultrasonography (bina operation organs ki image), kidney stone todna, ultrasonic welding aur safai, metal blocks mein defect dhoondhna, reflection se cheezein dhoondhna.
Echolocation (10.8.1): bats send short bursts of ultrasound and sense the echoes to locate obstacles and prey; dolphins, whales and some birds do it too. Sonar (sound navigation and ranging) sends ultrasound into water and analyses the echo to find distance, direction and speed of submarines or wrecks. Example 10.6: echo after 0.90 s, v = 1530 m/s → d = 1530 × 0.45 = 688.5 m. Drones can be tracked by their low-frequency hum (audio surveillance). Tap the sonar distance.प्रतिध्वनि द्वारा स्थान निर्धारण (10.8.1): चमगादड़ पराश्रव्य के छोटे स्पंद भेजकर प्रतिध्वनि से बाधाओं और शिकार का पता लगाते हैं; डॉल्फ़िन, व्हेल और कुछ पक्षी भी। सोनार (sound navigation and ranging) जल में पराश्रव्य भेजकर प्रतिध्वनि से पनडुब्बी या मलबे की दूरी, दिशा और चाल ज्ञात करता है। उदाहरण 10.6: 0.90 s बाद प्रतिध्वनि, v = 1530 m/s → d = 1530 × 0.45 = 688.5 m। ड्रोनों को उनकी कम आवृत्ति की गुनगुनाहट से पहचाना जा सकता है (श्रव्य निगरानी)। सोनार दूरी पर टैप कीजिए।Echolocation (10.8.1): chamgaadad ultrasound ke chhote pulse bhejkar echo se rukawat aur shikaar ka pata lagate hain; dolphin, whale aur kuch pakshi bhi. Sonar (sound navigation and ranging) paani mein ultrasound bhejkar echo se submarine ya malbe ki doori, disha aur speed nikalta hai. Example 10.6: 0.90 s baad echo, v = 1530 m/s → d = 1530 × 0.45 = 688.5 m. Drones ko unki kam frequency ki gunguna-hat se pehchaana ja sakta hai (audio surveillance). Sonar doori par tap kijiye.
Sonar — finding distance with echoesसोनार — प्रतिध्वनि से दूरी ज्ञात करनाSonar — finding distance with echoesNCERT Fig 10.28 · 5 tappable partsOpen★ Yaad rakho — quick revision★ याद रखो — झटपट दोहराव★ Yaad rakho — quick revision
- Sound is produced by vibrations and needs a medium — it cannot travel in vacuum.ध्वनि कंपनों से बनती है और इसे माध्यम चाहिए — यह निर्वात में नहीं चलती।Sound vibrations se banti hai aur ise medium chahiye — vacuum mein nahi chalti.
- Sound is a longitudinal mechanical wave of compressions (high density) and rarefactions (low density). Energy travels, particles do not.ध्वनि संपीडनों (अधिक घनत्व) और विरलनों (कम घनत्व) की अनुदैर्ध्य यांत्रिक तरंग है। ऊर्जा चलती है, कण नहीं।Sound compressions (zyada density) aur rarefactions (kam density) ki longitudinal mechanical wave hai. Energy chalti hai, particles nahi.
- ν = 1/T and v = λν. Units: Hz, s, m, m/s.ν = 1/T और v = λν। मात्रक: Hz, s, m, m/s।ν = 1/T aur v = λν. Units: Hz, s, m, m/s.
- Speed: solids > liquids > gases (steel 5000, water 1500, air 340 m/s). Rises with temperature and humidity in air.चाल: ठोस > द्रव > गैस (स्टील 5000, जल 1500, वायु 340 m/s)। वायु में ताप और आर्द्रता के साथ बढ़ती है।Speed: solid > liquid > gas (steel 5000, paani 1500, hawa 340 m/s). Hawa mein temperature aur humidity ke saath badhti hai.
- Pitch ↔ frequency; loudness ↔ amplitude. Audible range 20 Hz – 20 kHz.तारत्व ↔ आवृत्ति; प्रबलता ↔ आयाम। श्रव्य परिसर 20 Hz – 20 kHz।Pitch ↔ frequency; loudness ↔ amplitude. Audible range 20 Hz – 20 kHz.
- Echo needs ≥ 0.1 s gap → reflector at least 17 m away (v = 340 m/s).प्रतिध्वनि के लिए ≥ 0.1 s अंतर → परावर्तक कम से कम 17 m दूर (v = 340 m/s)।Echo ke liye ≥ 0.1 s antar → reflector kam se kam 17 m door (v = 340 m/s).
- Echo and sonar: d = v t / 2 (t is the round trip).प्रतिध्वनि और सोनार: d = v t / 2 (t आने-जाने का समय)।Echo aur sonar: d = v t / 2 (t aane-jaane ka samay).
- Ultrasound > 20 kHz (bats, sonar, ultrasonography); infrasound < 20 Hz (elephants, earthquakes).पराश्रव्य > 20 kHz (चमगादड़, सोनार, अल्ट्रासोनोग्राफ़ी); अवश्रव्य < 20 Hz (हाथी, भूकंप)।Ultrasound > 20 kHz (chamgaadad, sonar, ultrasonography); infrasound < 20 Hz (haathi, bhookamp).
⚠ Common mistakes⚠ आम गलतियाँ⚠ Common mistakes
- Thinking air particles travel from the source to the ear. Only the disturbance and energy travel; particles vibrate in place.यह सोचना कि वायु के कण स्रोत से कान तक जाते हैं। केवल विक्षोभ और ऊर्जा चलते हैं; कण अपनी जगह कंपन करते हैं।Ye sochna ki hawa ke particles source se kaan tak jaate hain. Sirf disturbance aur energy chalti hai; particles apni jagah vibrate karte hain.
- Forgetting to halve the time in echo/sonar problems. t is for going and coming back: d = vt/2.प्रतिध्वनि/सोनार प्रश्नों में समय आधा करना भूलना। t जाने और आने का है: d = vt/2।Echo/sonar sawalon mein time aadha karna bhoolna. t jaane aur aane ka hai: d = vt/2.
- Measuring amplitude from crest to trough. Amplitude is from the average line to the crest.आयाम को शृंग से गर्त तक मापना। आयाम माध्य रेखा से शृंग तक है।Amplitude ko crest se trough tak naapna. Amplitude average line se crest tak hai.
- Saying a higher frequency makes sound travel faster. In a given medium the speed stays the same; the wavelength gets shorter.यह कहना कि अधिक आवृत्ति से ध्वनि तेज़ चलती है। किसी माध्यम में चाल वही रहती है; तरंगदैर्ध्य छोटा होता है।Ye kehna ki zyada frequency se sound tez chalti hai. Ek medium mein speed same rehti hai; wavelength chhoti hoti hai.
- Mixing up pitch and loudness. Pitch depends on frequency; loudness on amplitude.तारत्व और प्रबलता में भ्रम। तारत्व आवृत्ति पर; प्रबलता आयाम पर निर्भर।Pitch aur loudness mein confusion. Pitch frequency par; loudness amplitude par depend.
- Using cm or kHz directly in v = λν. Convert to m and Hz first.v = λν में सीधे cm या kHz लगाना। पहले m और Hz में बदलें।v = λν mein seedhe cm ya kHz lagana. Pehle m aur Hz mein badlo.
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Pause and Ponder questions (tap a question to see the answer)सोचिए और बताइए (उत्तर देखने के लिए प्रश्न पर टैप करें)Pause and Ponder (answer dekhne ke liye question par tap kijiye)
Pause & Ponder 1. Explore various ways of producing sound.सोचिए-बताइए 1. ध्वनि उत्पन्न करने के विभिन्न तरीके खोजिए।Pause & Ponder 1. Sound banane ke alag tareeke dhoondhiye.
Pause & Ponder 2. List musical instruments and their vibrating parts.सोचिए-बताइए 2. वाद्य यंत्रों और उनके कंपन करने वाले भागों की सूची बनाइए।Pause & Ponder 2. Musical instruments aur unke vibrate karne wale hisson ki list banaiye.
Pause & Ponder 3. A: The bell in a jar cannot be heard after most air is pumped out. R: Sound requires a medium to travel.सोचिए-बताइए 3. A: अधिकांश वायु निकालने पर जार की घंटी सुनाई नहीं देती। R: ध्वनि को चलने के लिए माध्यम चाहिए।Pause & Ponder 3. A: Zyadatar hawa nikalne par jar ki ghanti sunai nahi deti. R: Sound ko chalne ke liye medium chahiye.
Pause & Ponder 4. A: Compressions and rarefactions move through the medium. R: Individual particles continuously move forward with the wave.सोचिए-बताइए 4. A: संपीडन और विरलन माध्यम में आगे बढ़ते हैं। R: माध्यम के कण तरंग के साथ लगातार आगे बढ़ते हैं।Pause & Ponder 4. A: Compressions aur rarefactions medium mein aage badhte hain. R: Particles wave ke saath lagataar aage badhte hain.
Pause & Ponder 5. From a tuning fork to your ear, what actually reaches your ear?सोचिए-बताइए 5. स्वरित्र से आपके कान तक वास्तव में क्या पहुँचता है?Pause & Ponder 5. Tuning fork se aapke kaan tak asal mein kya pahunchta hai?
Pause & Ponder 6. Label C and R on two density patterns (Fig 10.17) and draw their graphs.सोचिए-बताइए 6. दो घनत्व पैटर्न (चित्र 10.17) पर C और R लिखिए और उनके ग्राफ़ बनाइए।Pause & Ponder 6. Do density patterns (Fig 10.17) par C aur R likhiye aur unke graph banaiye.
Pause & Ponder 7. Does a thin rubber band vibrate faster than a thick one? How do frequency and time period differ?सोचिए-बताइए 7. क्या पतला रबड़ बैंड मोटे से तेज़ कंपन करता है? आवृत्ति और आवर्तकाल में क्या अंतर?Pause & Ponder 7. Kya patla rubber band mote se tez vibrate karta hai? Frequency aur time period mein kya antar?
Pause & Ponder 8. A piston makes a 20 Hz sound. Oscillations per minute?सोचिए-बताइए 8. पिस्टन 20 Hz की ध्वनि बनाता है। प्रति मिनट दोलन?Pause & Ponder 8. Piston 20 Hz ki sound banata hai. Har minute oscillations?
Pause & Ponder 9. For the wave in Fig 10.19 (marks at 0, 1.5, 3.0, 4.5 cm), what is half its wavelength?सोचिए-बताइए 9. चित्र 10.19 की तरंग (0, 1.5, 3.0, 4.5 cm चिह्न) का आधा तरंगदैर्ध्य?Pause & Ponder 9. Fig 10.19 ki wave (0, 1.5, 3.0, 4.5 cm marks) ki aadhi wavelength?
Pause & Ponder 10. Using Table 10.1 find (i) v_water : v_air (ii) v_steel : v_water.सोचिए-बताइए 10. तालिका 10.1 से ज्ञात कीजिए (i) v_जल : v_वायु (ii) v_स्टील : v_जल।Pause & Ponder 10. Table 10.1 se nikaliye (i) v_water : v_air (ii) v_steel : v_water.
Pause & Ponder 11. Friends 340 m apart along a steel fence. Time difference between sound through air and steel? Can Gunjan tell them apart?सोचिए-बताइए 11. स्टील की बाड़ पर 340 m दूर दो मित्र। वायु और स्टील से आई ध्वनि में समय-अंतर? क्या गुंजन इन्हें अलग पहचान सकती है?Pause & Ponder 11. Steel fence par 340 m door do dost. Hawa aur steel se aayi sound mein time ka antar? Kya Gunjan inhe alag pehchaan sakti hai?
Pause & Ponder 12. Echoes must arrive at least 0.2 s after emission (v = 343 m/s). Minimum distance of the reflector?सोचिए-बताइए 12. प्रतिध्वनि उत्सर्जन के कम से कम 0.2 s बाद आनी चाहिए (v = 343 m/s)। परावर्तक की न्यूनतम दूरी?Pause & Ponder 12. Echo emission ke kam se kam 0.2 s baad aani chahiye (v = 343 m/s). Reflector ki minimum doori?
Pause & Ponder 13. Sonar signal returns after 4 s; v = 1500 m/s. Depth?सोचिए-बताइए 13. सोनार संकेत 4 s बाद लौटता है; v = 1500 m/s। गहराई?Pause & Ponder 13. Sonar signal 4 s baad lautta hai; v = 1500 m/s. Gehraai?
What if … the speed of sound in air depended on frequency? Would music with instruments still sound pleasant?क्या होता यदि … वायु में ध्वनि की चाल आवृत्ति पर निर्भर करती? क्या वाद्यों के साथ संगीत मधुर लगता?Kya hota agar … hawa mein sound ki speed frequency par depend karti? Kya instruments ke saath music achha lagta?
Exercises — Revise, Reflect, Refineअभ्यास प्रश्नExercises — Revise, Reflect, Refine
1. Which observation best supports that sound is a mechanical wave? (i) reflection (ii) needs a medium (iii) has frequency (iv) carries energy1. कौन-सा प्रेक्षण दिखाता है कि ध्वनि यांत्रिक तरंग है? (i) परावर्तन (ii) माध्यम की आवश्यकता (iii) आवृत्ति (iv) ऊर्जा1. Kaunsa observation dikhata hai ki sound mechanical wave hai? (i) reflection (ii) medium chahiye (iii) frequency (iv) energy
2. Increasing frequency of a sound wave in a medium increases its (i) wavelength (ii) speed (iii) compressions per second (iv) time period2. किसी माध्यम में ध्वनि की आवृत्ति बढ़ाने से बढ़ता है (i) तरंगदैर्ध्य (ii) चाल (iii) प्रति सेकंड संपीडन (iv) आवर्तकाल2. Medium mein sound ki frequency badhane se badhta hai (i) wavelength (ii) speed (iii) har second compressions (iv) time period
3. 20 compressions pass a point in 4 s. Frequency?3. 4 s में 20 संपीडन एक बिंदु से गुज़रते हैं। आवृत्ति?3. 4 s mein 20 compressions ek point se guzarte hain. Frequency?
4. In a room the reflected sound reaches the ear 0.05 s after production. Echo or reverberation?4. एक कमरे में परावर्तित ध्वनि उत्पादन के 0.05 s बाद कान तक पहुँचती है। प्रतिध्वनि या अनुरणन?4. Kamre mein reflected sound banne ke 0.05 s baad kaan tak pahunchti hai. Echo ya reverberation?
5. Two waves (Fig 10.30), same scales. Which has (i) greater wavelength (ii) smaller amplitude?5. दो तरंगें (चित्र 10.30), समान पैमाने। किसका (i) तरंगदैर्ध्य अधिक (ii) आयाम कम?5. Do waves (Fig 10.30), same scale. Kiski (i) wavelength zyada (ii) amplitude kam?
6. A has maximum and C minimum frequency (Fig 10.31). Identify the curves.6. A की आवृत्ति अधिकतम और C की न्यूनतम (चित्र 10.31)। वक्र पहचानिए।6. A ki frequency sabse zyada aur C ki sabse kam (Fig 10.31). Curves pehchaaniye.
7. Draw a sound wave with density amplitude 3 units and wavelength 4 cm.7. घनत्व आयाम 3 इकाई और तरंगदैर्ध्य 4 cm की ध्वनि तरंग का ग्राफ़ बनाइए।7. Density amplitude 3 units aur wavelength 4 cm ki sound wave ka graph banaiye.
8. A movie shows a spacecraft exploding in space with a flash and sound at the same time. Errors?8. एक फ़िल्म में अंतरिक्ष में यान के विस्फोट पर प्रकाश और ध्वनि एक साथ दिखाए गए। त्रुटियाँ?8. Ek film mein space mein spacecraft ke blast par light aur sound ek saath dikhaye gaye. Galtiyan?
9. λ = 3.44 m, v = 344 m/s. Time period?9. λ = 3.44 m, v = 344 m/s। आवर्तकाल?9. λ = 3.44 m, v = 344 m/s. Time period?
10. Sonar echo after 5 s; v = 1525 m/s. Depth of the wreck?10. 5 s बाद सोनार प्रतिध्वनि; v = 1525 m/s। मलबे की गहराई?10. 5 s baad sonar echo; v = 1525 m/s. Malbe ki gehraai?
11. Parking sensor beeps at 1.2 m from the obstacle (v = 345 m/s). Time for the wave to go and come back?11. पार्किंग सेंसर बाधा से 1.2 m पर बीप करता है (v = 345 m/s)। तरंग के जाने-आने का समय?11. Parking sensor obstacle se 1.2 m par beep karta hai (v = 345 m/s). Wave ke jaane-aane ka samay?
12. Extra time for thunder to travel 1720 m if air cools from 22 °C (344 m/s) to 0 °C (331 m/s)?12. वायु 22 °C (344 m/s) से 0 °C (331 m/s) होने पर 1720 m चलने में गड़गड़ाहट को अतिरिक्त समय?12. Hawa 22 °C (344 m/s) se 0 °C (331 m/s) hone par 1720 m chalne mein garaj ko extra samay?
13. Fig 10.32: 8 cm covers the pattern shown; v = 340 m/s. Wavelength and frequency?13. चित्र 10.32: दिखाया पैटर्न 8 cm में; v = 340 m/s। तरंगदैर्ध्य और आवृत्ति?13. Fig 10.32: dikhaya pattern 8 cm mein; v = 340 m/s. Wavelength aur frequency?
14. Waves A and B (Fig 10.33, marks 2.5 and 5.0 cm), v = 345 m/s. Wavelengths and frequencies?14. तरंगें A और B (चित्र 10.33, चिह्न 2.5 और 5.0 cm), v = 345 m/s। तरंगदैर्ध्य और आवृत्तियाँ?14. Waves A aur B (Fig 10.33, marks 2.5 aur 5.0 cm), v = 345 m/s. Wavelengths aur frequencies?
15. Sources at A (air) and B (water) are the same distance from a cliff. Return time at A is 4.5 times that at B. Ratio v_air : v_water?15. A (वायु) और B (जल) के स्रोत चट्टान से समान दूरी पर। A पर लौटने का समय B का 4.5 गुना। v_वायु : v_जल?15. A (hawa) aur B (paani) ke source cliff se same doori par. A par lautne ka samay B ka 4.5 guna. v_air : v_water?
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1. Sound cannot travel through …ध्वनि किसमें नहीं चल सकती?Sound kismein nahi chal sakti?
2. In a sound wave in air, particles vibrate …वायु में ध्वनि तरंग में कण कंपन करते हैं …Hawa mein sound wave mein particles vibrate karte hain …
3. A region of higher density in a sound wave is a …ध्वनि तरंग में अधिक घनत्व का क्षेत्र …Sound wave mein zyada density ka hissa …
4. A wave has T = 0.002 s. Its frequency is …एक तरंग का T = 0.002 s। इसकी आवृत्ति …Ek wave ka T = 0.002 s. Iski frequency …
5. A 680 Hz sound in air (v = 340 m/s) has wavelength …वायु में 680 Hz की ध्वनि (v = 340 m/s) का तरंगदैर्ध्य …Hawa mein 680 Hz sound (v = 340 m/s) ki wavelength …
6. Sound travels fastest in …ध्वनि सबसे तेज़ किसमें चलती है?Sound sabse tez kismein chalti hai?
7. Pitch of a sound depends mainly on its …ध्वनि का तारत्व मुख्यतः किस पर निर्भर?Sound ki pitch mainly kis par depend?
8. Loudness depends on …प्रबलता निर्भर करती है …Loudness depend karti hai …
9. Sound of 30 kHz is …30 kHz की ध्वनि …30 kHz ki sound …
10. Minimum distance for an echo (v = 340 m/s) is …प्रतिध्वनि के लिए न्यूनतम दूरी (v = 340 m/s) …Echo ke liye minimum doori (v = 340 m/s) …
11. A clap echoes back after 1 s (v = 340 m/s). The wall is …ताली की प्रतिध्वनि 1 s बाद (v = 340 m/s)। दीवार दूर है …Taali ki echo 1 s baad (v = 340 m/s). Deewar door hai …
12. Persistence of sound in a big hall due to repeated reflections is …बड़े हॉल में बार-बार परावर्तन से ध्वनि का बने रहना …Bade hall mein baar-baar reflection se sound ka bane rehna …
13. Bats locate prey mainly by …चमगादड़ शिकार का पता मुख्यतः लगाते हैं …Chamgaadad shikaar ka pata mainly lagate hain …
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These are Simple Learning Hub's own study notes written to follow the NCERT Class 9 Science textbook Exploration (2026-27 edition) section by section; read them with the official NCERT chapter. Diagrams are original SLH drawings based on the NCERT figures they name.