সৃজনশীলঃ ‘একটি হাতুড়ি দিয়ে…’ সিলেট বোর্ড ২০২৪ – তরঙ্গ ও শব্দ, পদার্থবিজ্ঞান (এসএসসি)

বস্তু কম্পিত হলে এটি এর সংস্পর্শের বায়ুকে আন্দোলিত করে, সেই আন্দোলন বায়ুর মধ্য দিয়ে আমাদের কানে প্রবেশ করলে আমরা শব্দ শুনতে পাই। উদাহরণস্বরূপ একটি টিউনিং ফর্ককে রাবারের তৈরি হাতুড়ি দিয়ে আঘাত করলে টিউনিং ফর্কটি কম্পিত হয় এবং শব্দ উৎপন্ন হয়। এই অবস্থায় টিউনিং ফর্কটি হাত দিয়ে ধরলে এর কম্পন বন্ধ হয়ে যায়, শব্দও সাথে সাথে থেমে যায়। এ থেকে সুস্পষ্টভাবে বুঝা যায় বস্তুর কম্পনের ফলে শব্দ উৎপন্ন হয়।

এখানে, স্বাভাবিক তাপমাত্রা, $T_0=0^{\circ }C=273K$
$0^{\circ }C$ তাপমাত্রায় শব্দের বেগ, $v_0=330m{s}^{-1}$
বায়ুর তাপমাত্রা, $T={30}^{\circ }C=(273+30)K=303K$
${30}^{\circ }C$ তাপমাত্রায় শব্দের বেগ, $v=$ ?

আমরা জানি, $\frac{v}{v_0}=\sqrt{\frac{T}{T_0}}$
বা, $v=\sqrt{\frac{T}{T_0}}\times v_0$
বা, $v=\sqrt{\frac{303K}{273K}}\times 330m{s}^{-1}=347.66m{s}^{-1}$
আমরা জানি, শব্দানুভূতির স্থায়িত্বকাল, $t=0.1s$

$\therefore 2d=\mathrm{vt}$

বা, $d=\frac{\mathrm{vt}}{2}=\frac{347.66m{s}^{-1}\times 0.1s}{2}=17.383m$

অতএব, উদ্দীপকের উক্ত তাপমাত্রায় বায়ুতে শব্দের প্রতিধ্বনি শুনতে হলে ন্যূনতম দূরত্ব 17.383 m হতে হবে।

এখানে, পাইপের দৈর্ঘ্য, L=40 m
‘গ’ হতে পাই,
${30}^{\circ }C$ তাপমাত্রায় বায়ুতে শব্দের বেগ, $v=347.66m{s}^{-1}$
ধরি, 40 m দূরত্ব অতিক্রম করতে বায়ু মাধ্যমে ও ধাতব মাধ্যমে যথাক্রমে $t_1$ ও $t_2$ সময় লাগে
এখন, $L={\mathrm{vt}}_1$ বা, $t_1=\frac{40m}{347.66m{s}^{-1}}=0.115055s$
ধাতব মাধ্যমে শব্দের বেগ $v^{\prime }$ হলে, $L=v^{\prime }{t}_2$ বা, $t_2=\frac{40}{v^{\prime }}$ s

প্রশ্নমতে, $t_1-t_2=0.107$
বা, $0.115055-\frac{40}{v^{\prime }}=0.107$
বা, $v^{\prime }=4965.859714m{s}^{-1}$; যা উদ্দীপক অনুযায়ী লোহার শব্দের বেগের ( $5130m{s}^{-1}$ ) কাছাকাছি।

অতএব, উদ্দীপকের পাইপটি লোহার ছিল বলে আমরা ধরে নিতে পারি।