শব্দ (Sound)
নবম শ্রেণির ভৌতবিজ্ঞান সপ্তম অধ্যায় | 50 MCQ | 40 SAQ | 10 Broad Questions
তরঙ্গ ও বেগ প্রতিধ্বনি সুর ও স্বর মানব কর্ণ গাণিতিক রূপ
🔊
তরঙ্গের সমীকরণ
বেগ ($v$), কম্পাঙ্ক ($n$), এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ($\lambda$) সম্পর্ক
🦇
শব্দের প্রতিফলন
প্রতিধ্বনি, শব্দোত্তর তরঙ্গ (Ultrasonic) এবং SONAR
Interactive MCQ - বহুবিকল্পভিত্তিক প্রশ্নোত্তর
50 টিসঠিক উত্তর জানতে যেকোনো একটি অপশনে ক্লিক করো।
1. শব্দ কীভাবে উৎপন্ন হয়?
ক) তাপ প্রয়োগে
খ) বস্তুর কম্পনের ফলে
গ) আলোর প্রতিফলনে
ঘ) রাসায়নিক বিক্রিয়ায়
ব্যাখ্যা: শব্দ সৃষ্টির মূল কারণ হলো বস্তুর কম্পন। কোনো স্থিতিস্থাপক বস্তু কাঁপলে শব্দ উৎপন্ন হয়।
2. শব্দ বিস্তারের জন্য কোনটি অপরিহার্য?
ক) জড় মাধ্যম
খ) শূন্যস্থান
গ) আলো
ঘ) চুম্বকক্ষেত্র
ব্যাখ্যা: শব্দ একটি যান্ত্রিক তরঙ্গ, তাই এর বিস্তারের জন্য কঠিন, তরল বা গ্যাসীয় জড় মাধ্যমের প্রয়োজন হয়। শূন্য মাধ্যমে শব্দ বিস্তার লাভ করতে পারে না।
3. শব্দ বায়ুতে কী ধরনের তরঙ্গ হিসেবে অগ্রসর হয়?
ক) তীর্যক তরঙ্গ
খ) তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ
গ) অনুদৈর্ঘ্য স্থিতিস্থাপক তরঙ্গ
ঘ) স্থানু তরঙ্গ
ব্যাখ্যা: বায়ুর মধ্য দিয়ে শব্দ তরঙ্গ মাধ্যমের কণাগুলির কম্পনের দিকের সাথে সমান্তরালে অগ্রসর হয়, তাই এটি অনুদৈর্ঘ্য (Longitudinal) তরঙ্গ।
4. জলের ওপরিতলে সৃষ্ট তরঙ্গ কী ধরনের?
ক) অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ
খ) তীর্যক তরঙ্গ
গ) স্থির তরঙ্গ
ঘ) কোনোটিই নয়
ব্যাখ্যা: জলের ওপরিতলে তরঙ্গ অগ্রসর হওয়ার সময় মাধ্যমের কণাগুলি তরঙ্গ বিস্তারের অভিমুখের সাথে লম্বভাবে (90° কোণে) কাঁপে, তাই এটি তীর্যক (Transverse) তরঙ্গ।
5. শূন্য মাধ্যমে শব্দের বেগ কত?
ক) 332 m/s
খ) 3 imes 10^8 m/s
গ) 1450 m/s
ঘ) শূন্য
ব্যাখ্যা: শব্দ বিস্তারের জন্য মাধ্যমের প্রয়োজন। শূন্য মাধ্যমে (Vacuum) কোনো মাধ্যম না থাকায় শব্দের বেগ শূন্য হয়।
6. তরঙ্গ বেগ ($v$), কম্পাঙ্ক ($n$) ও তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ($\lambda$) মধ্যে সঠিক সম্পর্ক কোনটি?
ক) $v = n / \lambda$
খ) $v = n\lambda$
গ) $\lambda = vn$
ঘ) $n = v\lambda$
ব্যাখ্যা: তরঙ্গ বেগ ($v$) = কম্পাঙ্ক ($n$) $\times$ তরঙ্গদৈর্ঘ্য ($\lambda$)।
7. মানুষের শ্রুতিগোচর শব্দের কম্পাঙ্কের পাল্লা কত?
ক) 20 Hz থেকে 2000 Hz
খ) 20 Hz থেকে 20,000 Hz
গ) 200 Hz থেকে 20,000 Hz
ঘ) 2 Hz থেকে 20 Hz
ব্যাখ্যা: সাধারণ মানুষ 20 Hz থেকে 20,000 Hz কম্পাঙ্কের শব্দ শুনতে পায়। একে শ্রুতিগোচর শব্দ বা সনিক সাউন্ড বলে।
8. 20 Hz এর কম কম্পাঙ্কবিশিষ্ট শব্দকে কী বলে?
ক) শ্রুতিগোচর শব্দ
খ) শব্দোত্তর শব্দ (Ultrasonic)
গ) শব্দেতর শব্দ (Infrasonic)
ঘ) সুপারসনিক শব্দ
ব্যাখ্যা: 20 Hz এর কম কম্পাঙ্কের শব্দকে শব্দেতর (Infrasonic) শব্দ বলে। ভূমিকম্প বা আগ্নেয়গিরির অগ্ন্যুৎপাতের সময় এই শব্দ তৈরি হয়। হাতি, গণ্ডার এরা শুনতে পায়।
9. 20,000 Hz এর বেশি কম্পাঙ্কবিশিষ্ট শব্দকে কী বলে?
ক) শ্রুতিগোচর শব্দ
খ) শব্দেতর শব্দ
গ) শব্দোত্তর শব্দ (Ultrasonic)
ঘ) ম্যাক সাউন্ড
ব্যাখ্যা: 20,000 Hz (বা 20 kHz) এর চেয়ে বেশি কম্পাঙ্কের শব্দকে শব্দোত্তর বা অতিস্বনক (Ultrasonic) শব্দ বলে। বাদুড়, কুকুর, ডলফিন এই শব্দ শুনতে পায়।
10. বাদুড় পথ চলার জন্য বা শিকার ধরার জন্য কোন্ শব্দ ব্যবহার করে?
ক) শব্দেতর শব্দ
খ) শব্দোত্তর শব্দ (Ultrasonic)
গ) সাধারণ শব্দ
ঘ) তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ
ব্যাখ্যা: বাদুড় মুখ থেকে তীব্র শব্দোত্তর তরঙ্গ (Ultrasonic sound) সৃষ্টি করে এবং তার প্রতিধ্বনি শুনে সামনের বাধা বা শিকারের অবস্থান নির্ণয় করে।
11. SONAR যন্ত্রে কোন্ তরঙ্গ ব্যবহার করা হয়?
ক) শব্দেতর তরঙ্গ
খ) রেডিও তরঙ্গ
গ) শব্দোত্তর তরঙ্গ (Ultrasonic)
ঘ) মাইক্রোওয়েভ
ব্যাখ্যা: সমুদ্রের গভীরতা মাপতে বা ডুবোজাহাজ (সাবমেরিন) শনাক্ত করতে SONAR (Sound Navigation and Ranging) যন্ত্রে শব্দোত্তর তরঙ্গ ব্যবহৃত হয়।
12. পর্যায়কাল ($T$) এবং কম্পাঙ্কের ($n$) সম্পর্ক কী?
ক) $n = T$
খ) $n = 1/T$
গ) $n = T^2$
ঘ) $n = 1/T^2$
ব্যাখ্যা: 1 সেকেন্ডে যতগুলি পূর্ণকম্পন হয় তাকে কম্পাঙ্ক ($n$) বলে, এবং 1টি পূর্ণকম্পনে যে সময় লাগে তাকে পর্যায়কাল ($T$) বলে। তাই $n = 1/T$।
13. কম্পাঙ্কের (Frequency) SI একক কী?
ক) মিটার
খ) সেকেন্ড
গ) হার্ৎজ (Hz)
ঘ) ডেসিবেল
ব্যাখ্যা: 1 সেকেন্ডে 1টি পূর্ণকম্পন হলে তার কম্পাঙ্ক 1 হার্ৎজ (Hertz)।
14. শব্দের তীক্ষ্ণতা বা চড়া সুর (Pitch) কীসের ওপর নির্ভর করে?
ক) বিস্তার (Amplitude)
খ) কম্পাঙ্ক (Frequency)
গ) মাধ্যম
ঘ) তরঙ্গের আকার
ব্যাখ্যা: শব্দের তীক্ষ্ণতা বা পিচ তরঙ্গের কম্পাঙ্কের ওপর নির্ভর করে। কম্পাঙ্ক বেশি হলে শব্দ তীক্ষ্ণ (যেমন- মেয়েদের বা মশার গলার স্বর) এবং কম হলে শব্দ মোটা বা খাদে (যেমন- পুরুষদের গলার স্বর) হয়।
15. শব্দের প্রাবল্য বা জোরে শোনার অনুভূতি (Loudness) কীসের ওপর নির্ভর করে?
ক) কম্পাঙ্ক
খ) তরঙ্গদৈর্ঘ্য
গ) বিস্তার (Amplitude)
ঘ) পর্যায়কাল
ব্যাখ্যা: তরঙ্গের বিস্তার (Amplitude) যত বেশি হয়, শব্দের প্রাবল্য বা তীব্রতা তত বেশি হয় (শব্দ তত জোরে শোনা যায়)।
16. কানে শব্দ শোনার অনুভূতি কতক্ষণ স্থায়ী হয়?
ক) 1 সেকেন্ড
খ) 0.1 সেকেন্ড
গ) 0.5 সেকেন্ড
ঘ) 0.01 সেকেন্ড
ব্যাখ্যা: মানুষের মস্তিষ্কে কোনো ক্ষণস্থায়ী শব্দের রেশ $1/10$ সেকেন্ড বা 0.1 সেকেন্ড পর্যন্ত স্থায়ী হয়। একে শ্রুতি নির্বন্ধ (Persistence of hearing) বলে।
17. বায়ুতে শব্দের গতিবেগ $332 m/s$ হলে, ক্ষণস্থায়ী শব্দের প্রতিধ্বনি শোনার জন্য উৎস ও প্রতিফলকের ন্যূনতম দূরত্ব কত হওয়া উচিত?
ক) 16.6 m
খ) 33.2 m
গ) 332 m
ঘ) 17.2 m
ব্যাখ্যা: দূরত্ব $d = (v \times t) / 2$। এখানে $t = 0.1$ s। অতএব $d = (332 \times 0.1) / 2 = 33.2 / 2 = 16.6$ মিটার।
18. বোধগম্য (Syllabic) শব্দের প্রতিধ্বনি শোনার ন্যূনতম দূরত্ব কত? (বায়ুতে বেগ $332 m/s$ ধরে)
ক) 16.6 m
খ) 33.2 m
গ) 10 m
ঘ) 20 m
ব্যাখ্যা: বোধগম্য বা সিলেবলযুক্ত শব্দ উচ্চারণে ন্যূনতম $1/5$ সেকেন্ড বা 0.2 s সময় লাগে। তাই দূরত্ব $d = (332 \times 0.2) / 2 = 33.2$ মিটার।
19. শব্দের বেগ কোন্ মাধ্যমে সবচেয়ে বেশি?
ক) কঠিন মাধ্যমে
খ) তরল মাধ্যমে
গ) গ্যাসীয় মাধ্যমে
ঘ) শূন্য মাধ্যমে
ব্যাখ্যা: মাধ্যমের স্থিতিস্থাপকতা যত বেশি হয়, শব্দের বেগ তত বেশি হয়। কঠিনের স্থিতিস্থাপকতা সবচেয়ে বেশি, তাই লোহা বা ইস্পাতে শব্দের বেগ (প্রায় 5000 m/s) সবচেয়ে বেশি।
20. তাপমাত্রা বাড়লে বায়ুতে শব্দের বেগ কী হয়?
ক) হ্রাস পায়
খ) বৃদ্ধি পায়
গ) অপরিবর্তিত থাকে
ঘ) শূন্য হয়ে যায়
ব্যাখ্যা: বায়ুর তাপমাত্রা বাড়লে শব্দের বেগ বৃদ্ধি পায় (প্রতি $1^\circ C$ বৃদ্ধিতে বেগ প্রায় 0.61 m/s বৃদ্ধি পায়)।
21. আর্দ্র বায়ুতে (জলীয় বাষ্পপূর্ণ বায়ুতে) শব্দের বেগ শুষ্ক বায়ুর তুলনায়—
ক) বেশি হয়
খ) কম হয়
গ) সমান থাকে
ঘ) বলা সম্ভব নয়
ব্যাখ্যা: জলীয় বাষ্প সাধারণ বায়ু অপেক্ষা হালকা (ঘনত্ব কম)। ঘনত্ব কমলে শব্দের বেগ বাড়ে। তাই বর্ষাকালে বা আর্দ্র বায়ুতে শব্দের বেগ শুষ্ক বায়ুর চেয়ে বেশি হয়।
22. স্টোরোস্কোপ (Stethoscope) যন্ত্রে শব্দের কোন্ ধর্ম কাজে লাগানো হয়?
ক) প্রতিসরণ
খ) প্রতিফলন
গ) বিচ্ছুরণ
ঘ) উপরে সবকটি
ব্যাখ্যা: স্টেথোস্কোপের নলের ভেতরে শব্দতরঙ্গের বারবার প্রতিফলন ঘটার ফলে শব্দ ডাক্তারের কানে এসে পৌঁছায়।
23. অনুরণন বা গমগম শব্দ (Reverberation) কীসের ফলে সৃষ্টি হয়?
ক) শব্দের প্রতিসরণ
খ) শব্দের বহুমুখী ও বারবার প্রতিফলন
গ) শব্দের কম্পন
ঘ) শব্দোত্তর তরঙ্গ
ব্যাখ্যা: কোনো বড়ো বা ফাঁকা ঘরে শব্দ করলে, দেওয়াল, ছাদ থেকে শব্দের বারবার প্রতিফলনের ফলে মূল শব্দ থেমে যাওয়ার পরও কিছুক্ষণ ধরে যে গমগম শব্দ শোনা যায়, তাকে অনুরণন বলে।
24. অডিটোরিয়ামের (সিনেমা হলের) দেয়ালে নরম প্যাড বা খসখসে বোর্ড লাগানো থাকে কেন?
ক) সৌন্দর্য বাড়াতে
খ) অনুরণন কমাতে (শব্দ শোষণ করতে)
গ) শব্দের বেগ বাড়াতে
ঘ) প্রতিধ্বনি বাড়াতে
ব্যাখ্যা: নরম প্যাড, পর্দা বা খসখসে বোর্ড শব্দের ভালো শোষক। এরা শব্দের বারবার প্রতিফলন বা অনুরণন কমিয়ে শব্দকে পরিষ্কারভাবে শুনতে সাহায্য করে।
25. যে শব্দের কম্পাঙ্ক নির্দিষ্ট, তাকে কী বলে?
ক) স্বর (Note)
খ) সুর (Tone)
গ) কোলাহল
ঘ) সমমেল
ব্যাখ্যা: একটিমাত্র নির্দিষ্ট কম্পাঙ্কবিশিষ্ট শব্দকে সুর (Tone) বলে (যেমন- সুরশলাকার শব্দ)। আর একাধিক সুরের মিশ্রণকে স্বর (Note) বলে।
26. যেকোনো স্বরের (Note) মধ্যে সবচেয়ে কম কম্পাঙ্কবিশিষ্ট সুরটিকে কী বলে?
ক) উপসুর (Overtone)
খ) সমমেল (Harmonic)
গ) মূলসুর (Fundamental tone)
ঘ) অষ্টক
ব্যাখ্যা: কোনো স্বরে উপস্থিত সুরগুলির মধ্যে যার কম্পাঙ্ক সবচেয়ে কম, তাকে মূলসুর বলে। মূলসুর বাদে বাকি বেশি কম্পাঙ্কের সুরগুলিকে উপসুর বলে।
27. যেসব উপসুরের কম্পাঙ্ক মূলসুরের কম্পাঙ্কের সরল গুণিতক (পূর্ণসংখ্যার গুণিতক), তাদের কী বলে?
ক) মূলসুর
খ) সমমেল (Harmonics)
গ) তীক্ষ্ণতা
ঘ) প্রাবল্য
ব্যাখ্যা: মূলসুরের সরল গুণিতক কম্পাঙ্কবিশিষ্ট (যেমন- 2n, 3n, 4n) উপসুরগুলিকে সমমেল বা হারমোনিক বলে। (সব সমমেলই উপসুর, কিন্তু সব উপসুর সমমেল নয়)।
28. কোনো উপসুরের কম্পাঙ্ক যদি মূলসুরের কম্পাঙ্কের দ্বিগুণ হয়, তবে তাকে মূলসুরের কী বলে?
ক) সমমেল
খ) অষ্টক (Octave)
গ) প্রাবল্য
ঘ) জাতি
ব্যাখ্যা: কোনো সুরের কম্পাঙ্ক অপর একটি সুরের কম্পাঙ্কের ঠিক দ্বিগুণ হলে, উচ্চ কম্পাঙ্কের সুরটিকে নিম্ন কম্পাঙ্কের সুরটির অষ্টক বা Octave বলে।
29. দুটি ভিন্ন বাদ্যযন্ত্র থেকে একই প্রাবল্য ও তীক্ষ্ণতার শব্দ উৎপন্ন হলেও আমরা তাদের আলাদা করতে পারি শব্দের কোন্ বৈশিষ্ট্যের জন্য?
ক) প্রাবল্য
খ) তীক্ষ্ণতা
গ) গুণ বা জাতি (Timbre/Quality)
ঘ) কম্পাঙ্ক
ব্যাখ্যা: শব্দের গুণ বা জাতি (Quality or Timbre) নির্ভর করে শব্দে উপস্থিত উপসুরগুলির সংখ্যা ও প্রাবল্যের ওপর। এই ধর্মের জন্যই হারমোনিয়াম ও এসরাজের একই সুরের পার্থক্য বোঝা যায়।
30. শব্দের তীব্রতা বা প্রাবল্য পরিমাপের একক কী?
ক) হার্ৎজ
খ) ডেসিবেল (dB)
গ) মিটার/সেকেন্ড
ঘ) জুল
ব্যাখ্যা: শব্দের প্রাবল্য (Loudness) বা তীব্রতা পরিমাপ করা হয় বেল বা ডেসিবেল (Decibel) এককে।
31. কত ডেসিবেলের (dB) ওপরের শব্দ মানুষের স্বাস্থ্যের পক্ষে ক্ষতিকর (শব্দদূষণ)?
ক) 20 dB
খ) 40 dB
গ) 65 dB এর বেশি
ঘ) 10 dB
ব্যাখ্যা: সাধারণত 65 dB এর বেশি শব্দকে শব্দদূষণ হিসেবে ধরা হয় এবং 85-90 dB এর ওপরের শব্দ মানুষের শ্রবণশক্তির মারাত্মক ক্ষতি করতে পারে।
32. মানব কর্ণের (Human ear) প্রধান অংশ কয়টি?
ব্যাখ্যা: মানব কর্ণ তিনটি প্রধান অংশে বিভক্ত: বহিকর্ণ (Outer ear), মধ্যকর্ণ (Middle ear) এবং অন্তকর্ণ (Inner ear)।
33. কানের পর্দাকে (Eardrum) কী বলা হয়?
ক) পিনা
খ) টিম্প্যানিক মেমব্রেন
গ) কক্লিয়া
ঘ) অস্থি
ব্যাখ্যা: বহিকর্ণের শেষে একটি পাতলা পর্দা থাকে, যা শব্দতরঙ্গের আঘাতে কেঁপে ওঠে। একে কানের পর্দা বা টিম্প্যানিক মেমব্রেন (Tympanic membrane) বলে।
34. মধ্যকর্ণে থাকা তিনটি ছোট হাড়ের নাম কী?
ক) হাতুড়ি, নিহাই, সিয়ার
খ) ম্যালিয়াস, ইনকাস ও স্টেপিস
গ) কক্লিয়া, পিনা, কর্ণকুহর
ঘ) কোনোটিই নয়
ব্যাখ্যা: মধ্যকর্ণে তিনটি ক্ষুদ্র অস্থি থাকে: ম্যালিয়াস (হাতুড়ির মতো), ইনকাস (নেহাইয়ের মতো) এবং স্টেপিস (ঘোড়ার জিনের মতো)। এরা শব্দতরঙ্গকে অন্তকর্ণে বিবর্ধিত করে পাঠায়।
35. কানের কোন্ অংশ শরীরের ভারসাম্য বজায় রাখতে সাহায্য করে?
ক) কক্লিয়া
খ) অর্ধবৃত্তাকার নালি (Semicircular canals)
গ) পিনা
ঘ) টিম্প্যানিক পর্দা
ব্যাখ্যা: অন্তকর্ণে থাকা তিনটি অর্ধবৃত্তাকার নালি (Semicircular canals) মানুষের শরীরের ভারসাম্য (Balance) বজায় রাখতে সাহায্য করে।
36. কানের কোন্ অংশ শব্দতরঙ্গকে বৈদ্যুতিক সংকেতে পরিণত করে মস্তিষ্কে পাঠায়?
ক) পিনা
খ) অস্থিগুলি
গ) কক্লিয়া (Cochlea)
ঘ) কর্ণকুহর
ব্যাখ্যা: অন্তকর্ণে থাকা শামুকের খোলকের মতো প্যাঁচানো অংশ কক্লিয়া (Cochlea) শ্রবণস্নায়ুর (Auditory nerve) মাধ্যমে শব্দতরঙ্গকে তড়িৎ সংকেতরূপে মস্তিষ্কে পাঠায়।
37. একটি সুরশলাকার গায়ে 256 লেখা আছে। এর অর্থ কী?
ক) শব্দের বেগ 256 m/s
খ) সুরশলাকার কম্পাঙ্ক 256 Hz
গ) বিস্তার 256 mm
ঘ) পর্যায়কাল 256 s
ব্যাখ্যা: সুরশলাকার গায়ে লেখা সংখ্যাটি তার নিজস্ব কম্পাঙ্ক নির্দেশ করে। অর্থাৎ এটি 1 সেকেন্ডে 256 বার পূর্ণকম্পন সম্পন্ন করে।
38. মহাকাশে কোনো তীব্র বিস্ফোরণ হলে পৃথিবীতে তার শব্দ শোনা যায় না কেন?
ক) শব্দ অনেক আস্তে হয়
খ) পৃথিবী এবং মহাকাশের মাঝে কোনো জড় মাধ্যম নেই
গ) শব্দ প্রতিফলিত হয়
ঘ) পৃথিবীর মাধ্যাকর্ষণ শব্দ আটকে দেয়
ব্যাখ্যা: মহাকাশ বা মহাশূন্যে কোনো জড় মাধ্যম (বায়ু) নেই। শব্দ শূন্য মাধ্যমের মধ্য দিয়ে বিস্তার লাভ করতে পারে না বলে আমরা সেই শব্দ শুনতে পাই না।
39. একটি শব্দতরঙ্গের কম্পাঙ্ক 1000 Hz। এর পর্যায়কাল কত?
ক) 1000 s
খ) 0.01 s
গ) 0.001 s
ঘ) 0.1 s
ব্যাখ্যা: পর্যায়কাল $T = 1 / n$। তাই $T = 1 / 1000 = 0.001$ সেকেন্ড।
40. জলের নীচে থাকা ডুবোজাহাজ থেকে শব্দোত্তর তরঙ্গ পাঠানো হলে 4 সেকেন্ড পর তার প্রতিধ্বনি ফিরে এল। জলে শব্দের বেগ 1500 m/s হলে সমুদ্রের গভীরতা কত?
ক) 6000 m
খ) 3000 m
গ) 1500 m
ঘ) 750 m
ব্যাখ্যা: গভীরতা $d = (v \times t) / 2 = (1500 \times 4) / 2 = 6000 / 2 = 3000$ মিটার।
41. মশার ওড়ার শব্দ শোনা যায়, কিন্তু পাখির ওড়ার শব্দ শোনা যায় না কেন?
ক) পাখির ডানা ছোট
খ) মশার ডানার কম্পাঙ্ক 20 Hz এর বেশি, কিন্তু পাখির ডানার কম্পাঙ্ক 20 Hz এর কম
গ) পাখির ডানা নরম
ঘ) মশা শব্দোত্তর তরঙ্গ তৈরি করে
ব্যাখ্যা: মশা সেকেন্ডে প্রায় 300-600 বার ডানা ঝাপটায়, যা আমাদের শ্রুতিগোচর পাল্লার (20 Hz - 20000 Hz) মধ্যে। কিন্তু পাখি সেকেন্ডে 20 বারের কম ডানা ঝাপটায় (শব্দেতর শব্দ), তাই শোনা যায় না।
42. সুরযুক্ত শব্দের (Musical sound) বৈশিষ্ট্য কয়টি?
ক) 1 টি
খ) 2 টি
গ) 3 টি
ঘ) 4 টি
ব্যাখ্যা: সুরযুক্ত শব্দের প্রধান 3টি বৈশিষ্ট্য আছে: প্রাবল্য (Loudness), তীক্ষ্ণতা (Pitch), এবং গুণ বা জাতি (Timbre)।
43. শব্দের বিস্তার (Amplitude) দ্বিগুণ করলে শব্দের প্রাবল্য (Loudness) কত গুণ হবে?
ক) 2 গুণ
খ) 4 গুণ
গ) 8 গুণ
ঘ) অপরিবর্তিত
ব্যাখ্যা: শব্দের প্রাবল্য তার বিস্তারের বর্গের সমানুপাতিক (Loudness $\propto$ Amplitude$^2$)। তাই বিস্তার দ্বিগুণ হলে প্রাবল্য $2^2$ = 4 গুণ হবে।
44. কোন্ যন্ত্রের সাহায্যে সমুদ্রের গভীরতা বা জলের নীচে মাছের ঝাঁকের অবস্থান নির্ণয় করা হয়?
ক) রাডার (RADAR)
খ) সোনার (SONAR)
গ) সিসমোগ্রাফ
ঘ) স্টেথোস্কোপ
ব্যাখ্যা: SONAR (Sound Navigation and Ranging) যন্ত্রে আলট্রাসনিক বা শব্দোত্তর তরঙ্গ ব্যবহার করে সমুদ্রের গভীরতা মাপা হয়।
45. শব্দের প্রতিফলনের ক্ষেত্রে আপতন কোণ ($i$) এবং প্রতিফলন কোণের ($r$) মধ্যে সম্পর্ক কী?
ক) $i > r$
খ) $i < r$
গ) $i = r$
ঘ) কোনো সম্পর্ক নেই
ব্যাখ্যা: আলোর মতো শব্দের প্রতিফলনের সূত্রানুযায়ী, শব্দতরঙ্গের আপতন কোণ এবং প্রতিফলন কোণ সর্বদা সমান হয় ($i = r$)।
46. মেঘ ডাকার সময় বিদ্যুৎ চমকানোর আলো আগে দেখা যায় কিন্তু শব্দ পরে শোনা যায় কেন?
ক) শব্দ পরে তৈরি হয়
খ) আলোর বেগ শব্দের বেগের চেয়ে অনেক গুণ বেশি
গ) শব্দ মেঘে আটকে যায়
ঘ) আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য কম
ব্যাখ্যা: আলোর বেগ প্রায় $3 \times 10^8$ m/s, কিন্তু বায়ুতে শব্দের বেগ মাত্র 332 m/s। তাই আলো প্রায় সঙ্গে সঙ্গে চোখে পৌঁছালেও শব্দ আসতে সময় লাগে।
47. অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গের ক্ষেত্রে মাধ্যমের কণাগুলির কম্পন তরঙ্গ বিস্তারের অভিমুখের সাথে কত কোণ করে?
ক) 90°
খ) 180°
গ) 0° (সমান্তরাল)
ঘ) 45°
ব্যাখ্যা: অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গে কণাগুলি তরঙ্গের গতির অভিমুখের সাথে সমান্তরালে (0° বা 180° কোণে) ঘনীভবন ও তনূভবন সৃষ্টি করে কাঁপে।
48. তরঙ্গদৈর্ঘ্য ($\lambda$) হলো—
ক) একটি পূর্ণকম্পনে তরঙ্গ যে দূরত্ব অতিক্রম করে
খ) 1 সেকেন্ডে তরঙ্গ যে দূরত্ব অতিক্রম করে
গ) কণার সর্বাধিক সরণ
ঘ) তরঙ্গের বেগ
ব্যাখ্যা: একটি পূর্ণকম্পন সম্পন্ন হতে যে সময় (পর্যায়কাল, T) লাগে, সেই সময়ে তরঙ্গ যতটা দূরত্ব অগ্রসর হয়, তাকেই তরঙ্গদৈর্ঘ্য ($\lambda$) বলে।
49. অ্যালট্রাসনোগ্রাফি (USG) মেশিনে শরীরের ভেতরের ছবি তুলতে কী ব্যবহার করা হয়?
ক) X-ray
খ) শব্দোত্তর তরঙ্গ (Ultrasonics)
গ) ইনফ্রারেড
ঘ) গামা রশ্মি
ব্যাখ্যা: চিকিৎসাবিদ্যায় মানবদেহের অভ্যন্তরীণ অঙ্গের ছবি (USG) তুলতে বা পেটের পাথর ভাঙতে (Lithotripsy) শব্দোত্তর তরঙ্গ বা আলট্রাসনিক সাউন্ড ব্যবহৃত হয়।
50. গ্যালটনের বাঁশি (Galton's Whistle) কী কাজে লাগে?
ক) কুকুরকে নির্দেশ দিতে
খ) সঙ্গীত বাজাতে
গ) ভূমিকম্প মাপতে
ঘ) বৃষ্টি মাপতে
ব্যাখ্যা: গ্যালটনের বাঁশি থেকে শব্দোত্তর তরঙ্গ (20000 Hz এর বেশি) উৎপন্ন হয়, যা মানুষ শুনতে পায় না কিন্তু কুকুর শুনতে পায়। তাই পুলিশ বা গোয়েন্দারা কুকুরকে নির্দেশ দিতে এটি ব্যবহার করে।
SAQ - সংক্ষিপ্ত প্রশ্নোত্তর (১ ও ২ নম্বর)
40 টি1. শব্দ (Sound) কী এবং কীভাবে উৎপন্ন হয়?
শব্দ হলো এক প্রকার যান্ত্রিক শক্তি যা আমাদের কানে শ্রবণের অনুভূতি জাগায়। কোনো স্থিতিস্থাপক জড় বস্তুর কম্পনের (Vibration) ফলেই শব্দের সৃষ্টি হয়।
2. তরঙ্গ (Wave) কাকে বলে?
যে স্থিতিস্থাপক পর্যায়বৃত্ত আন্দোলন কোনো জড় মাধ্যমের এক স্থান থেকে অন্য স্থানে শক্তি সঞ্চালিত করে, কিন্তু মাধ্যমের কণাগুলির কোনো স্থায়ী স্থানচ্যুতি ঘটায় না, তাকে তরঙ্গ বলে।
3. তীর্যক তরঙ্গ (Transverse Wave) কাকে বলে? উদাহরণ দাও।
যে তরঙ্গের বিস্তারের সময় মাধ্যমের কণাগুলি তরঙ্গ বিস্তারের অভিমুখের সাথে সমকোণে (লম্বভাবে) কাঁপে, তাকে তীর্যক তরঙ্গ বলে। উদাহরণ: জলের ওপরিতলের তরঙ্গ, আলোক তরঙ্গ।
4. অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ (Longitudinal Wave) কাকে বলে? উদাহরণ দাও।
যে তরঙ্গের বিস্তারের সময় মাধ্যমের কণাগুলি তরঙ্গ বিস্তারের অভিমুখের সাথে সমান্তরালে (একই দিকে) কাঁপে, তাকে অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ বলে। উদাহরণ: বায়ুতে শব্দ তরঙ্গ।
5. বিস্তার (Amplitude) কাকে বলে?
তরঙ্গ বিস্তারের সময় মাধ্যমের কোনো কণা তার সাম্যাবস্থান থেকে যে সর্বাধিক দূরত্ব অতিক্রম করে, তাকে ওই কণার বিস্তার বলে।
6. তরঙ্গদৈর্ঘ্য (Wavelength, $\lambda$) কাকে বলে?
একটি পূর্ণকম্পন সম্পন্ন হতে যে সময় (পর্যায়কাল) লাগে, সেই সময়ের মধ্যে তরঙ্গ মাধ্যম দিয়ে যতটা দূরত্ব অতিক্রম করে, তাকে তরঙ্গদৈর্ঘ্য বলে।
7. কম্পাঙ্ক (Frequency, $n$) কাকে বলে? এর একক কী?
তরঙ্গ বিস্তারের সময় মাধ্যমের কোনো কণা 1 সেকেন্ডে যতগুলি পূর্ণকম্পন সম্পন্ন করে, তাকে তরঙ্গের কম্পাঙ্ক বলে। এর SI একক হলো হার্ৎজ (Hz)।
8. পর্যায়কাল (Time Period, $T$) কাকে বলে?
মাধ্যমের কোনো কণার একটি পূর্ণকম্পন সম্পন্ন হতে যে সময় লাগে, তাকে তরঙ্গের পর্যায়কাল বলে। এর একক সেকেন্ড।
9. কম্পাঙ্ক ($n$) ও পর্যায়কালের ($T$) মধ্যে সম্পর্ক কী?
কম্পাঙ্ক ও পর্যায়কাল পরস্পরের অনোন্যক। অর্থাৎ, $n = \frac{1}{T}$ বা $nT = 1$।
10. তরঙ্গ বেগ ($v$), কম্পাঙ্ক ($n$) ও তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ($\lambda$) মধ্যে সম্পর্কটি লেখো।
তরঙ্গ বেগ = কম্পাঙ্ক $\times$ তরঙ্গদৈর্ঘ্য। অর্থাৎ, $v = n \times \lambda$।
11. শব্দ বিস্তারের জন্য জড় মাধ্যম কেন প্রয়োজন?
শব্দ একটি যান্ত্রিক অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ। মাধ্যমের কণাগুলির কম্পন এবং ঘনীভবন ও তনূভবন সৃষ্টির মাধ্যমেই শব্দ এক স্থান থেকে অন্য স্থানে যায়। শূন্য মাধ্যমে কণা না থাকায় শব্দ বিস্তার লাভ করতে পারে না।
12. শ্রুতিগোচর শব্দ (Sonic Sound) কাকে বলে?
20 Hz থেকে 20,000 Hz কম্পাঙ্কের মধ্যে অবস্থিত যে শব্দ মানুষের কানে শ্রবণের অনুভূতি জাগায়, তাকে শ্রুতিগোচর শব্দ বলে।
13. শব্দেতর তরঙ্গ (Infrasonic) কাকে বলে?
20 Hz এর কম কম্পাঙ্কবিশিষ্ট শব্দতরঙ্গকে শব্দেতর তরঙ্গ বলে। মানুষ এই শব্দ শুনতে পায় না, কিন্তু হাতি, গণ্ডার, বা তিমি শুনতে পায়।
14. শব্দোত্তর তরঙ্গ (Ultrasonic) কাকে বলে?
20,000 Hz এর বেশি কম্পাঙ্কবিশিষ্ট শব্দতরঙ্গকে শব্দোত্তর বা অতিস্বনক তরঙ্গ বলে। বাদুড়, কুকুর, ডলফিন এই শব্দ শুনতে ও তৈরি করতে পারে।
15. বাদুড় রাতে পথ চলে বা শিকার ধরে কীভাবে?
বাদুড় উড়ার সময় মুখ থেকে তীব্র শব্দোত্তর তরঙ্গ (Ultrasonic sound) সৃষ্টি করে। সেই তরঙ্গ সামনের কোনো বাধা বা শিকারে বাধা পেয়ে প্রতিফলিত হয়ে ফিরে এলে বাদুড় তা শুনতে পায় এবং বাধার অবস্থান ও দূরত্ব বুঝতে পারে।
16. শব্দের প্রতিফলন (Reflection of sound) কাকে বলে?
শব্দতরঙ্গ কোনো মাধ্যমের মধ্য দিয়ে অগ্রসর হওয়ার সময় অন্য কোনো মাধ্যমের বাধার (প্রতিফলক) সম্মুখীন হলে, পুনরায় প্রথম মাধ্যমেই ফিরে আসার ঘটনাকে শব্দের প্রতিফলন বলে।
17. শব্দের প্রতিফলনের সূত্র দুটি লেখো।
১. আপতিত শব্দতরঙ্গ, প্রতিফলিত শব্দতরঙ্গ এবং আপতন বিন্দুতে প্রতিফলকের ওপর অঙ্কিত অভিলম্ব একই সমতলে থাকে। ২. আপতন কোণ ও প্রতিফলন কোণ সর্বদা সমান হয়।
18. প্রতিধ্বনি (Echo) কাকে বলে?
উৎস থেকে উৎপন্ন শব্দ দূরের কোনো বড়ো প্রতিফলকে বাধা পেয়ে প্রতিফলিত হয়ে পুনরায় মূল শব্দের থেকে পৃথকভাবে শ্রোতার কানে এসে পৌঁছালে, প্রতিফলিত সেই শব্দকে প্রতিধ্বনি বলে।
19. শ্রুতি নির্বন্ধ (Persistence of hearing) কাকে বলে?
কোনো ক্ষণস্থায়ী শব্দ শোনার পর মানুষের মস্তিষ্কে সেই শব্দের রেশ বা অনুভূতি প্রায় 1/10 সেকেন্ড (বা 0.1 s) পর্যন্ত স্থায়ী হয়। একে শ্রুতি নির্বন্ধ বলে।
20. ক্ষণস্থায়ী শব্দের প্রতিধ্বনি শোনার ন্যূনতম দূরত্ব কত?
বায়ুতে শব্দের বেগ 332 m/s ধরে নিলে, ক্ষণস্থায়ী শব্দের প্রতিধ্বনি শুনতে হলে উৎস এবং প্রতিফলকের মধ্যে ন্যূনতম দূরত্ব প্রায় 16.6 মিটার (বা 17 মিটার) হওয়া প্রয়োজন।
21. অনুরণন (Reverberation) কাকে বলে?
কোনো আবদ্ধ বড়ো ঘরে (যেমন অডিটোরিয়ামে) শব্দ উৎপন্ন করলে দেয়াল বা ছাদ থেকে শব্দের বহুমুখী ও বারবার প্রতিফলনের ফলে মূল শব্দ থেমে যাওয়ার পরও কিছুক্ষণ ধরে যে গমগম শব্দ শোনা যায়, তাকে অনুরণন বলে।
22. অডিটোরিয়ামের দেয়ালে নরম প্যাড বা খসখসে বোর্ড লাগানো থাকে কেন?
নরম প্যাড, পর্দা বা খসখসে বোর্ড শব্দের খুব ভালো শোষক (Absorber)। এরা শব্দের বারবার প্রতিফলন বা অনুরণন কমিয়ে দেয়, যার ফলে দর্শক বা শ্রোতারা পরিষ্কারভাবে শব্দ বা কথা শুনতে পারেন।
23. SONAR কী? এর একটি ব্যবহার লেখো।
SONAR এর পুরো নাম Sound Navigation And Ranging। এই যন্ত্রে শব্দোত্তর তরঙ্গ ব্যবহার করে সমুদ্রের গভীরতা মাপা হয় এবং জলের নীচে ডুবোজাহাজ বা মাছের ঝাঁকের অবস্থান নির্ণয় করা হয়।
24. সুর (Tone) ও স্বর (Note) এর মধ্যে পার্থক্য কী?
একটিমাত্র নির্দিষ্ট কম্পাঙ্কবিশিষ্ট শব্দকে সুর (Tone) বলে (যেমন- সুরশলাকার শব্দ)। আর একাধিক বিভিন্ন কম্পাঙ্কের সুরের মিশ্রণকে স্বর (Note) বলে (যেমন- পিয়ানো বা মানুষের গলার শব্দ)।
25. মূলসুর (Fundamental tone) ও উপসুর (Overtone) কী?
কোনো স্বরে উপস্থিত বিভিন্ন কম্পাঙ্কের সুরগুলির মধ্যে যার কম্পাঙ্ক সবচেয়ে কম, তাকে মূলসুর বলে। মূলসুর বাদে বাকি অপেক্ষাকৃত উচ্চ কম্পাঙ্কের সুরগুলিকে উপসুর বলে।
26. সমমেল (Harmonics) কাকে বলে?
যেসব উপসুরের কম্পাঙ্ক মূলসুরের কম্পাঙ্কের সরল গুণিতক (অর্থাৎ 2 গুণ, 3 গুণ, 4 গুণ ইত্যাদি), তাদের সমমেল বা হারমোনিক বলে। (সব সমমেলই উপসুর, কিন্তু সব উপসুর সমমেল নয়)।
27. অষ্টক (Octave) কাকে বলে?
কোনো উপসুরের কম্পাঙ্ক যদি মূলসুরের কম্পাঙ্কের ঠিক দ্বিগুণ হয়, তবে ওই উচ্চ কম্পাঙ্কের সুরটিকে নিম্ন কম্পাঙ্কের সুরটির সাপেক্ষে অষ্টক (Octave) বলা হয়।
28. সুরযুক্ত শব্দের (Musical sound) তিনটি প্রধান বৈশিষ্ট্য কী কী?
সুরযুক্ত শব্দের তিনটি প্রধান বৈশিষ্ট্য হলো: ১. প্রাবল্য বা তীব্রতা (Loudness / Intensity), ২. তীক্ষ্ণতা (Pitch) এবং ৩. গুণ বা জাতি (Quality / Timbre)।
29. শব্দের প্রাবল্য (Loudness) কীসের ওপর নির্ভর করে?
শব্দের প্রাবল্য বা জোরে শোনার অনুভূতি মূলত কম্পনশীল বস্তুর বিস্তারের (Amplitude) ওপর নির্ভর করে। বিস্তার যত বাড়ে, শব্দের প্রাবল্য তত বাড়ে।
30. শব্দের তীক্ষ্ণতা (Pitch) কীসের ওপর নির্ভর করে?
শব্দের তীক্ষ্ণতা বা চড়া সুর মূলত শব্দের কম্পাঙ্কের (Frequency) ওপর নির্ভর করে। কম্পাঙ্ক যত বেশি হয়, শব্দ তত বেশি তীক্ষ্ণ হয় (যেমন- মেয়েদের গলার স্বর)।
31. শব্দের গুণ বা জাতি (Quality/Timbre) বলতে কী বোঝো?
শব্দের যে বৈশিষ্ট্যের জন্য একই প্রাবল্য ও তীক্ষ্ণতাযুক্ত দুটি ভিন্ন বাদ্যযন্ত্র থেকে উৎপন্ন শব্দের মধ্যে পার্থক্য বোঝা যায়, তাকে শব্দের গুণ বা জাতি বলে। এটি শব্দে উপস্থিত উপসুরের সংখ্যার ওপর নির্ভর করে।
32. কুকুরকে নির্দেশ দিতে পুলিশ গ্যালটনের বাঁশি (Galton's Whistle) ব্যবহার করে কেন?
গ্যালটনের বাঁশি থেকে শব্দোত্তর তরঙ্গ (20 kHz এর বেশি) উৎপন্ন হয়, যা মানুষ শুনতে পায় না। কিন্তু কুকুর এই উচ্চ কম্পাঙ্কের শব্দ সহজেই শুনতে পায়, তাই অপরাধীদের অজান্তে কুকুরকে নির্দেশ দেওয়া যায়।
33. শব্দদূষণ (Sound Pollution) কাকে বলে? এর নিরাপদ মাত্রা কত?
যে অবাঞ্ছিত, কর্কশ ও তীব্র শব্দ মানুষের শরীরে ও মনে অস্বস্তি, ক্লান্তি এবং বিরক্তির সৃষ্টি করে, তাকে শব্দদূষণ বলে। বিশ্ব স্বাস্থ্য সংস্থার (WHO) মতে শব্দের নিরাপদ মাত্রা হলো 45 ডেসিবেল (dB)। 65 dB এর ওপরের শব্দ দূষণ ঘটায়।
34. মানব কর্ণের (Ear) প্রধান তিনটি অংশ কী কী?
মানুষের কানের প্রধান তিনটি অংশ হলো: ১. বহিকর্ণ (Outer ear), ২. মধ্যকর্ণ (Middle ear), এবং ৩. অন্তকর্ণ (Inner ear)।
35. টিম্প্যানিক মেমব্রেন (Tympanic Membrane) বা কানের পর্দার কাজ কী?
কানের পর্দা বা টিম্প্যানিক মেমব্রেন বাইরের শব্দতরঙ্গকে গ্রহণ করে কম্পিত হয় এবং সেই কম্পনকে মধ্যকর্ণের অস্থিগুলিতে স্থানান্তরিত করে।
36. মধ্যকর্ণে অবস্থিত তিনটি অস্থির নাম লেখো।
মধ্যকর্ণে থাকা তিনটি ক্ষুদ্র অস্থির নাম হলো: ম্যালিয়াস (Malleus), ইনকাস (Incus) এবং স্টেপিস (Stapes)। এরা শব্দতরঙ্গকে বিবর্ধিত (Amplify) করে।
37. কক্লিয়া (Cochlea) এর কাজ কী?
অন্তকর্ণে থাকা শামুকের মতো প্যাঁচানো অংশ কক্লিয়া মধ্যকর্ণ থেকে আসা শব্দতরঙ্গের কম্পনকে গ্রহণ করে তাকে বৈদ্যুতিক বা স্নায়বিক সংকেতে (Nerve impulses) রূপান্তরিত করে এবং শ্রবণস্নায়ুর মাধ্যমে মস্তিষ্কে পাঠায়।
38. কানের কোন্ অংশ মানুষের শরীরের ভারসাম্য (Balance) বজায় রাখে?
অন্তকর্ণে কক্লিয়ার ওপরে অবস্থিত তিনটি অর্ধবৃত্তাকার নালি (Semicircular canals) এবং তাদের সাথে যুক্ত ভেস্টিবিউল মানুষের শরীরের ভারসাম্য বজায় রাখতে সাহায্য করে।
39. মেঘ ডাকার সময় বিদ্যুৎ চমকানোর আলো আগে দেখা যায় কিন্তু শব্দ পরে শোনা যায় কেন?
আলোর বেগ (প্রায় $3 \times 10^8$ m/s) শব্দের বেগের (মাত্র 332 m/s) চেয়ে কয়েক লক্ষ গুণ বেশি। তাই মেঘের আলো প্রায় সঙ্গে সঙ্গেই আমাদের চোখে পৌঁছায়, কিন্তু শব্দ আসতে বেশ কিছুটা সময় লাগে।
40. মশার ওড়ার শব্দ শোনা যায়, কিন্তু পাখির ওড়ার শব্দ শোনা যায় না কেন?
মশা 1 সেকেন্ডে প্রায় 300 বার ডানা ঝাপটায়, যা আমাদের শ্রুতিগোচর পাল্লার (20-20000 Hz) মধ্যে পড়ে। কিন্তু পাখি 1 সেকেন্ডে 20 বারের কম ডানা ঝাপটায়, যা শব্দেতর শব্দ এবং মানুষ তা শুনতে পায় না।
Broad Questions - দীর্ঘ উত্তরধর্মী ও গাণিতিক প্রশ্ন
10 টি1. শব্দ বিস্তারের জন্য জড় মাধ্যম অপরিহার্য— একটি সহজ পরীক্ষার (বেলজার পরীক্ষা) সাহায্যে প্রমাণ করো। শূন্য মাধ্যমে শব্দের বেগ কত?
বেলজার পরীক্ষা (Bell Jar Experiment):
শব্দ বিস্তারের জন্য যে কঠিন, তরল বা গ্যাসীয় মাধ্যমের প্রয়োজন, তা বেলজার পরীক্ষার সাহায্যে প্রমাণ করা যায়।
পরীক্ষার বর্ণনা:
১. একটি কাচের বেলজারের (Bell jar) ভেতরে একটি বৈদ্যুতিক কলিং বেল (Electric bell) রবারের কর্কের সাহায্যে ঝুলিয়ে রাখা হলো।
২. বেলজারের নীচের খোলা মুখটি একটি নিষ্কাশন পাম্পের (Vacuum pump) সাথে বায়ুরোধীভাবে যুক্ত করা হলো।
৩. এবার কলিং বেলের সুইচ অন করলে দেখা যাবে হাতুড়িটি সশব্দে ঘণ্টার ওপর আঘাত করছে এবং বাইরে থেকে সেই শব্দ স্পষ্টভাবে শোনা যাচ্ছে।
৪. এই অবস্থায় নিষ্কাশন পাম্পটি চালিয়ে বেলজারের ভেতরের বাতাস ধীরে ধীরে বের করে নিতে থাকলে দেখা যাবে, ঘণ্টার শব্দ ক্রমশ ক্ষীণ থেকে ক্ষীণতর হচ্ছে।
৫. যখন বেলজারের ভেতরে প্রায় সম্পূর্ণ বায়ুশূন্য (Vacuum) অবস্থা তৈরি হবে, তখন হাতুড়িটি ঘণ্টায় আঘাত করতে দেখা গেলেও বাইরে থেকে আর কোনো শব্দ শোনা যাবে না।
৬. এরপর পাম্প বন্ধ করে বেলজারের ভেতরে পুনরায় বাতাস ঢোকালে আবার আগের মতো শব্দ শোনা যাবে।
সিদ্ধান্ত:
বেলজারের ভেতর বায়ু (জড় মাধ্যম) থাকলেই কেবল শব্দ শোনা যায়, বায়ু না থাকলে শব্দ শোনা যায় না। অর্থাৎ, শব্দ বিস্তারের জন্য জড় মাধ্যম অপরিহার্য। শূন্য মাধ্যমে (Vacuum) শব্দের বেগ শূন্য (0)।
2. তীর্যক তরঙ্গ (Transverse wave) এবং অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গের (Longitudinal wave) মধ্যে পার্থক্যগুলি আলোচনা করো। শব্দ বায়ুতে কী ধরনের তরঙ্গ?
তীর্যক তরঙ্গ ও অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গের পার্থক্য:
| বিষয় | তীর্যক তরঙ্গ (Transverse Wave) | অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ (Longitudinal Wave) |
|---|
| কণার কম্পনের দিক | মাধ্যমের কণাগুলি তরঙ্গ বিস্তারের অভিমুখের সাথে সমকোণে (লম্বভাবে) কাঁপে। | মাধ্যমের কণাগুলি তরঙ্গ বিস্তারের অভিমুখের সাথে সমান্তরালে (একই দিকে) কাঁপে। |
| তরঙ্গের গঠন | এটি শীর্ষবিন্দু (Crest) এবং পাদবিন্দু (Trough) সৃষ্টি করে অগ্রসর হয়। | এটি ঘনীভবন (Compression) এবং তনূভবন (Rarefaction) সৃষ্টি করে অগ্রসর হয়। |
| মাধ্যমের প্রকৃতি | এটি কেবল কঠিন মাধ্যমে এবং তরলের ওপরিতলে তৈরি হতে পারে। গ্যাসের মধ্যে তৈরি হয় না। | এটি কঠিন, তরল এবং গ্যাসীয়— তিনটি মাধ্যমেই তৈরি হতে পারে। |
| উদাহরণ | জলের ওপরিতলের ঢেউ, আলোক তরঙ্গ, টানা তারের কম্পন। | বায়ুর মধ্যে শব্দ তরঙ্গ, স্প্রিং-এর সংকোচন ও প্রসারণ। |
বায়ুতে শব্দের প্রকৃতি:
শব্দ বায়ুর মধ্য দিয়ে অগ্রসর হওয়ার সময় বায়ুর স্তরগুলিকে একবার সংকুচিত (ঘনীভবন) এবং একবার প্রসারিত (তনূভবন) করে তরঙ্গের অভিমুখে অগ্রসর হয়। তাই শব্দ বায়ুতে অনুদৈর্ঘ্য স্থিতিস্থাপক তরঙ্গ হিসেবে বিস্তার লাভ করে।
3. তরঙ্গ বেগ ($v$), কম্পাঙ্ক ($n$) এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ($\lambda$) সংজ্ঞা দাও এবং এদের মধ্যে গাণিতিক সম্পর্ক ($v = n\lambda$) প্রতিষ্ঠা করো।
সংজ্ঞা:
- তরঙ্গ বেগ ($v$): কোনো তরঙ্গ 1 সেকেন্ড সময়ে নির্দিষ্ট দিকে যে দূরত্ব অতিক্রম করে, তাকে তরঙ্গের বেগ বা তরঙ্গ বেগ বলে।
- কম্পাঙ্ক ($n$): তরঙ্গ বিস্তারের সময় মাধ্যমের কোনো কণা 1 সেকেন্ডে যতগুলি পূর্ণকম্পন সম্পন্ন করে, তাকে তরঙ্গের কম্পাঙ্ক বলে।
- তরঙ্গদৈর্ঘ্য ($\lambda$): একটি পূর্ণকম্পন সম্পন্ন হতে যে সময় (পর্যায়কাল, $T$) লাগে, সেই সময়ের মধ্যে তরঙ্গ মাধ্যম দিয়ে যতটা দূরত্ব অগ্রসর হয়, তাকে তরঙ্গদৈর্ঘ্য বলে।
গাণিতিক সম্পর্ক প্রতিষ্ঠা:
ধরি, কোনো তরঙ্গের কম্পাঙ্ক = $n$ হার্ৎজ (Hz) এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্য = $\lambda$ মিটার।
সংজ্ঞা অনুযায়ী, 1টি পূর্ণকম্পনে তরঙ্গ যে দূরত্ব যায় তা হলো $\lambda$।
আবার, 1 সেকেন্ডে কণাটি $n$ টি পূর্ণকম্পন সম্পন্ন করে।
তাহলে, 1 সেকেন্ডে তরঙ্গটি মোট দূরত্ব অতিক্রম করবে = $n \times \lambda$।
আমরা জানি, 1 সেকেন্ডে তরঙ্গ যে দূরত্ব অতিক্রম করে তাকেই তরঙ্গ বেগ ($v$) বলে।
অতএব, তরঙ্গ বেগ = কম্পাঙ্ক $\times$ তরঙ্গদৈর্ঘ্য
$v = n \times \lambda$
এটিই তরঙ্গ বেগ, কম্পাঙ্ক ও তরঙ্গদৈর্ঘ্যের নির্ণেয় সম্পর্ক।
4. প্রতিধ্বনি (Echo) কাকে বলে? ক্ষণস্থায়ী শব্দের প্রতিধ্বনি শোনার জন্য উৎস ও প্রতিফলকের মধ্যে ন্যূনতম দূরত্ব কত হওয়া প্রয়োজন তা গাণিতিকভাবে নির্ণয় করো। (বায়ুতে শব্দের বেগ $332 \text{ m/s}$ ধরে)।
প্রতিধ্বনি:
উৎস থেকে উৎপন্ন শব্দ দূরের কোনো বড়ো প্রতিফলকে (যেমন- পাহাড়, দালান) বাধা পেয়ে প্রতিফলিত হয়ে পুনরায় মূল শব্দের থেকে পৃথকভাবে শ্রোতার কানে এসে পৌঁছালে, প্রতিফলিত সেই শব্দকে প্রতিধ্বনি বা Echo বলে।
ন্যূনতম দূরত্ব নির্ণয়:
মানুষের মস্তিষ্কে কোনো ক্ষণস্থায়ী শব্দের রেশ 1/10 সেকেন্ড (বা 0.1 সেকেন্ড) পর্যন্ত স্থায়ী হয়। একে শ্রুতি নির্বন্ধ (Persistence of hearing) বলে। সুতরাং, প্রতিধ্বনি শুনতে হলে প্রতিফলিত শব্দকে মূল শব্দ শোনার অন্তত 0.1 সেকেন্ড পর শ্রোতার কানে পৌঁছাতে হবে।
ধরি, শ্রোতা বা উৎস থেকে প্রতিফলকের দূরত্ব = $d$।
শব্দ উৎস থেকে প্রতিফলকে গিয়ে আবার শ্রোতার কাছে ফিরে আসতে মোট দূরত্ব অতিক্রম করে = $d + d = 2d$।
প্রদত্ত উপাত্ত:
বায়ুতে শব্দের বেগ ($v$) = 332 m/s
ন্যূনতম সময় ($t$) = 0.1 s
আমরা জানি, অতিক্রান্ত দূরত্ব = বেগ $\times$ সময়
$2d = v \times t$
$2d = 332 \times 0.1$
$2d = 33.2$
$d = \frac{33.2}{2}$
$d = 16.6$ মিটার।
সিদ্ধান্ত: ক্ষণস্থায়ী শব্দের প্রতিধ্বনি শোনার জন্য উৎস ও প্রতিফলকের মধ্যে ন্যূনতম দূরত্ব 16.6 মিটার (বা প্রায় 17 মিটার) হওয়া প্রয়োজন।
5. শব্দোত্তর তরঙ্গ (Ultrasonic sound) কাকে বলে? বিজ্ঞান, চিকিৎসা ও শিল্পক্ষেত্রে শব্দোত্তর তরঙ্গের তিনটি গুরুত্বপূর্ণ ব্যাবহারিক প্রয়োগ উল্লেখ করো।
শব্দোত্তর তরঙ্গ:
20,000 হার্ৎজ (20 kHz) এর চেয়ে বেশি কম্পাঙ্কবিশিষ্ট শব্দতরঙ্গ, যা মানুষের কানে শোনার অনুভূতি জাগায় না, তাকে শব্দোত্তর বা অতিস্বনক (Ultrasonic) তরঙ্গ বলে। এর শক্তি অনেক বেশি হয়।
ব্যাবহারিক প্রয়োগ:
- চিকিৎসাবিদ্যায় (Medical field): শরীরের ভেতরের বিভিন্ন অঙ্গের (যেমন- লিভার, কিডনি, গলব্লাডার) নিখুঁত ছবি তোলার জন্য আলট্রাসনোগ্রাফি (USG বা Ultrasonography) মেশিনে এই তরঙ্গ ব্যবহার করা হয়। এছাড়া, কিডনির পাথর গুঁড়ো করার জন্য (Lithotripsy) এবং দাঁত বা হাড়ের সূক্ষ্ম ছিদ্র পরিষ্কার করতে এটি ব্যবহৃত হয়।
- SONAR যন্ত্রে (Navigation): সমুদ্রের গভীরতা মাপতে এবং জলের নীচে থাকা ডুবোজাহাজ (সাবমেরিন), ডুবে যাওয়া জাহাজ বা মাছের ঝাঁকের অবস্থান নির্ণয় করতে جہাজে SONAR (Sound Navigation and Ranging) যন্ত্রে শব্দোত্তর তরঙ্গ ব্যবহার করা হয়। প্রতিফলিত তরঙ্গের ফিরে আসার সময় মেপে দূরত্ব বের করা হয়।
- শিল্পক্ষেত্রে (Industrial uses): ভারী লোহার বা ধাতব পাতের ভেতরে কোনো সূক্ষ্ম ফাটল বা ত্রুটি আছে কি না তা বাইরে থেকে পরীক্ষা করার জন্য (Non-destructive testing) আলট্রাসনিক তরঙ্গ চালনা করা হয়। এছাড়া, সূক্ষ্ম যন্ত্রপাতির (যেমন ঘড়ির পার্টস) ধুলো-ময়লা পরিষ্কার করতে এটি ব্যবহৃত হয়।
6. সুরযুক্ত শব্দের (Musical sound) প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলি কী কী? প্রাবল্য (Loudness) ও তীক্ষ্ণতার (Pitch) মধ্যে পার্থক্য লেখো এবং এরা তরঙ্গের কোন্ কোন্ বিষয়ের ওপর নির্ভর করে তা আলোচনা করো।
সুরযুক্ত শব্দের বৈশিষ্ট্য:
নিয়মিত ও পর্যায়বৃত্ত কম্পনের ফলে যে শ্রুতিমধুর শব্দ তৈরি হয়, তাকে সুরযুক্ত শব্দ বলে। এর প্রধান তিনটি বৈশিষ্ট্য হলো:
১. প্রাবল্য বা তীব্রতা (Loudness / Intensity)
২. তীক্ষ্ণতা (Pitch)
৩. গুণ বা জাতি (Quality / Timbre)
প্রাবল্য ও তীক্ষ্ণতার পার্থক্য এবং নির্ভরশীলতা:
| বিষয় | প্রাবল্য (Loudness) | তীক্ষ্ণতা (Pitch) |
|---|
| সংজ্ঞা | শব্দের যে বৈশিষ্ট্যের জন্য কোনো শব্দ আমাদের কানে কতটা জোরে বা আস্তে শোনাচ্ছে তা বোঝা যায়, তাকে প্রাবল্য বলে। | শব্দের যে বৈশিষ্ট্যের জন্য একই প্রাবল্যের মোটা বা খাদে সুর এবং চড়া বা তীক্ষ্ণ সুরের মধ্যে পার্থক্য বোঝা যায়, তাকে তীক্ষ্ণতা বলে। |
| নির্ভরশীলতা | প্রাবল্য প্রধানত কম্পনশীল বস্তুর বিস্তারের (Amplitude) ওপর নির্ভর করে। (প্রাবল্য $\propto$ বিস্তার$^2$)। বিস্তার বাড়লে শব্দ জোরে শোনায়। | তীক্ষ্ণতা প্রধানত বস্তুর কম্পাঙ্কের (Frequency) ওপর নির্ভর করে। কম্পাঙ্ক বেশি হলে শব্দ তীক্ষ্ণ (চড়া) এবং কম হলে শব্দ মোটা হয়। |
| উদাহরণ | জোরে ঢাক বা ড্রাম বাজালে প্রাবল্য বেশি হয়। | মেয়েদের বা মশার গলার স্বর পুরুষদের চেয়ে বেশি তীক্ষ্ণ হয় কারণ এদের কম্পাঙ্ক বেশি। |
7. 2 kHz কম্পাঙ্কের একটি শব্দতরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্য 35 cm। 1.5 km দূরত্ব অতিক্রম করতে তরঙ্গটি কত সময় নেবে?
সমাধান:
প্রথমে প্রদত্ত মানগুলিকে আন্তর্জাতিক এককে (SI) পরিবর্তন করে নিতে হবে।
প্রদত্ত উপাত্ত:
কম্পাঙ্ক ($n$) = 2 kHz = $2000$ Hz
তরঙ্গদৈর্ঘ্য ($\lambda$) = 35 cm = $\frac{35}{100}$ m = 0.35 m
অতিক্রম করতে হবে যে দূরত্ব ($d$) = 1.5 km = $1.5 \times 1000$ m = 1500 m
১. শব্দতরঙ্গের বেগ নির্ণয়:
আমরা জানি, তরঙ্গ বেগ ($v$) = কম্পাঙ্ক $\times$ তরঙ্গদৈর্ঘ্য
$v = n \times \lambda$
$v = 2000 \times 0.35$
$v = 700$ m/s
অর্থাৎ, শব্দতরঙ্গটি 1 সেকেন্ডে 700 মিটার অগ্রসর হয়।
২. সময় নির্ণয়:
আমরা জানি, সময় ($t$) = $\frac{\text{অতিক্রান্ত দূরত্ব (d)}}{\text{বেগ (v)}}$
$t = \frac{1500}{700}$
$t = \frac{15}{7}$
$t \approx 2.14$ সেকেন্ড।
উত্তর: 1.5 km দূরত্ব অতিক্রম করতে তরঙ্গটি প্রায় 2.14 সেকেন্ড সময় নেবে।
8. একটি সুরশলাকার কম্পাঙ্ক 512 Hz। ওই সুরশলাকার 30 বার কম্পনে যে সময় লাগে, সেই সময়ে শব্দ বায়ুতে 20 m যায়। বায়ুতে শব্দের বেগ ও তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্ণয় করো।
সমাধান:
প্রদত্ত উপাত্ত:
সুরশলাকার কম্পাঙ্ক ($n$) = 512 Hz
30 বার পূর্ণকম্পনে শব্দ দ্বারা অতিক্রান্ত দূরত্ব = 20 m
১. তরঙ্গদৈর্ঘ্য ($\lambda$) নির্ণয়:
আমরা জানি, 1টি পূর্ণকম্পনে শব্দ যে দূরত্ব অতিক্রম করে, তাকেই তরঙ্গদৈর্ঘ্য ($\lambda$) বলে।
30 বার কম্পনে অতিক্রান্ত দূরত্ব = 20 m
অতএব, 1 বার কম্পনে অতিক্রান্ত দূরত্ব ($\lambda$) = $\frac{20}{30}$ m
$\lambda = \frac{2}{3}$ m $\approx 0.667$ m
২. বায়ুতে শব্দের বেগ ($v$) নির্ণয়:
আমরা জানি, বেগ ($v$) = কম্পাঙ্ক ($n$) $\times$ তরঙ্গদৈর্ঘ্য ($\lambda$)
$v = 512 \times \frac{2}{3}$
$v = \frac{1024}{3}$
$v = 341.33$ m/s (প্রায়)
উত্তর:
তরঙ্গদৈর্ঘ্য = $\frac{2}{3}$ m বা 0.667 m
বায়ুতে শব্দের বেগ = 341.33 m/s।
9. অনুরণন (Reverberation) কাকে বলে? অডিটোরিয়াম বা সিনেমা হলের দেয়ালে নরম প্যাড বা শব্দশোষক বোর্ড লাগানো থাকে কেন?
অনুরণন (Reverberation):
কোনো বড়ো, ফাঁকা বা আবদ্ধ ঘরে (যেমন খালি অডিটোরিয়াম) শব্দ উৎপন্ন করলে, সেই শব্দ ঘরের দেয়াল, ছাদ ও মেঝে থেকে বারবার প্রতিফলিত হয়। এই বহুমুখী ও ক্রমাগত প্রতিফলনের ফলে মূল শব্দ থেমে যাওয়ার পরও কিছুক্ষণ ধরে ঘরের মধ্যে একটা গমগম শব্দ শোনা যায়। শব্দের এই রেশ থেকে যাওয়ার ঘটনাকেই অনুরণন বলে।
অডিটোরিয়ামে নরম প্যাড লাগানোর কারণ:
সিনেমা হল, কনসার্ট হল বা অডিটোরিয়ামে বক্তা কথা বললে বা গান বাজলে, সেই শব্দের তীব্র অনুরণন হলে মূল শব্দ অস্পষ্ট হয়ে যায় এবং শ্রোতাদের কথা শুনতে বা বুঝতে খুব অসুবিধা হয়।
এই অনুরণন কমানোর জন্য অডিটোরিয়ামের দেয়াল এবং ছাদে নরম প্যাড, কার্পেট, খসখসে বোর্ড, থার্মোকল বা ফাইবার গ্লাসের মতো শব্দশোষক (Sound absorbers) পদার্থ লাগানো হয়। এই পদার্থগুলি শব্দতরঙ্গকে প্রতিফলিত হতে দেয় না, বরং শোষণ করে নেয়। ফলে শব্দের বারবার প্রতিফলন বন্ধ হয় এবং অনুরণন কমে যায়, দর্শক ও শ্রোতারা স্পষ্ট ও পরিষ্কার শব্দ শুনতে পান।
10. মানুষের কানের (Human ear) গঠন সংক্ষেপে বর্ণনা করো এবং শ্রবণ প্রক্রিয়ায় কক্লিয়ার (Cochlea) ভূমিকা কী তা আলোচনা করো।
মানুষের কানের গঠন:
মানুষের কান প্রধানত তিনটি অংশে বিভক্ত: বহিকর্ণ, মধ্যকর্ণ এবং অন্তকর্ণ।
- ১. বহিকর্ণ (Outer ear): এর বাইরের দিকের ফানেলের মতো অংশটিকে পিনা (Pinna) বলে, যা চারদিকের শব্দতরঙ্গ সংগ্রহ করে। এরপর কর্ণকুহর (Auditory canal) দিয়ে শব্দ কানের পর্দায় (Tympanic membrane) গিয়ে আঘাত করে।
- ২. মধ্যকর্ণ (Middle ear): কানের পর্দার ঠিক পরেই মধ্যকর্ণ অবস্থিত। এতে তিনটি খুব ছোট অস্থি বা হাড় থাকে— ম্যালিয়াস (Malleus), ইনকাস (Incus) এবং স্টেপিস (Stapes)। কানের পর্দার কম্পন এই অস্থিগুলির মাধ্যমে বিবর্ধিত (Amplified) হয়ে অন্তকর্ণে প্রবেশ করে।
- ৩. অন্তকর্ণ (Inner ear): এর প্রধান অংশ দুটি— শরীরের ভারসাম্য রক্ষাকারী অর্ধবৃত্তাকার নালি (Semicircular canals) এবং শ্রবণে সাহায্যকারী প্যাঁচানো শামুকের খোলকের মতো অংশ কক্লিয়া (Cochlea)। কক্লিয়ার ভেতরে তরল ও অসংখ্য সূক্ষ্ম রোমকোশ থাকে।
কক্লিয়ার ভূমিকা:
শ্রবণ প্রক্রিয়ায় কক্লিয়ার ভূমিকা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। মধ্যকর্ণ থেকে আসা যান্ত্রিক শব্দতরঙ্গের কম্পন কক্লিয়ার ভেতরের তরলে তরঙ্গ সৃষ্টি করে। এই তরলের কম্পনে কক্লিয়ার রোমকোশগুলি উদ্দীপিত হয় এবং যান্ত্রিক শব্দতরঙ্গকে বৈদ্যুতিক বা স্নায়বিক সংকেতে (Nerve impulses) রূপান্তরিত করে। এরপর শ্রবণস্নায়ুর (Auditory nerve) মাধ্যমে এই বৈদ্যুতিক সংকেত আমাদের মস্তিষ্কে পৌঁছালে আমরা শব্দ শোনার অনুভূতি লাভ করি।
মাস্টার টিপস!
অংক করার সহজ সূত্র: তরঙ্গের বেগ নির্ণয়ে $v = n\lambda$ সূত্র ব্যবহার করবে। প্রতিধ্বনির ক্ষেত্রে শব্দ যাওয়া-আসা দু-বার দূরত্ব অতিক্রম করে, তাই $2d = v \times t$ হবে (বায়ুতে বেগ $332 m/s$ এবং সময় $t = 0.1s$ ধরবে)। কম্পাঙ্ক ও পর্যায়কালের সম্পর্ক $n = 1/T$।
