Topic 1What is Sound?
Sound = energy का एक form — एक vibration जो medium (air, water, solids) में mechanical wave की तरह travel करती है और हमारे ear से audible sensation की तरह perceive होती है।
🎵
Sound तब produce होती है जब कोई object vibrate करता है — pressure wave बनती है → surrounding medium के particles vibrate करते हैं।
📈 Compression (संपीडन)
- High pressure का region
- Particles एक-दूसरे के closest होते हैं
- Object आगे vibrate करे → Compression
📉 Rarefaction (विरलन)
- Low pressure का region
- Particles spread out होते हैं
- Object पीछे vibrate करे → Rarefaction
🚫
Sound vacuum में travel नहीं कर सकती — medium (air/water/solid) ज़रूरी है।
Topic 2Sound in Different Media
💨 Air (Gas)
Sound = Longitudinal waves। Vibrations wave propagation के parallel होती हैं।
💧 Water (Liquid)
Sound = Longitudinal waves। Water में भी same type की waves।
🪨 Solids
Sound = Both Longitudinal AND Transverse waves — दोनों types possible!
Topic 3Speed of Sound
🏆
Speed of Sound: Solids > Liquids > Gases — Solids में सबसे तेज़, Gases में सबसे धीमी!
💡
Solids में particles tightly packed होते हैं → energy जल्दी transfer होती है → speed ज़्यादा।
343 m/sSpeed of Sound in Air
3 × 10⁸ m/sSpeed of Light
🌡️
Temperature बढ़ने पर sound की speed बढ़ती है। Moist air में speed, dry air से ज़्यादा होती है।
📊 Speed of Sound in Various Substances
| State | Substance | Speed (m/s) |
|---|---|---|
| 🪨 Solids | ||
| Aluminium | 6420 | |
| Nickel | 6040 | |
| Steel | 5960 | |
| Iron | 5950 | |
| Brass | 4700 | |
| Glass (flint) | 3980 | |
| 💧 Liquids | ||
| Water (sea) | 1531 | |
| Water (distilled) | 1498 | |
| Ethanol | 1207 | |
| Methanol | 1103 | |
| 💨 Gases | ||
| Hydrogen | 1284 | |
| Helium | 965 | |
| Air | 346 | |
| Oxygen | 316 | |
| Sulphur dioxide | 213 | |
Topic 4Sound Waves & Types
Sound waves = vibrations की वजह से medium में travel करने वाले disturbances।
🔧 Mechanical Waves
- Propagate के लिए medium ज़रूरी
- Vacuum में travel नहीं होतीं
- Example: Sound waves
✨ Non-Mechanical Waves
- Propagate के लिए medium ज़रूरी नहीं
- Vacuum में travel कर सकती हैं
- Example: Light waves (EM waves)
Topic 5Transverse & Longitudinal Waves
↕️ Transverse Waves (अनुप्रस्थ तरंगें)
Particles, wave की propagation direction के perpendicular (90°) vibrate करते हैं।
- 🔸 Crest (ऊपरी point) और Trough (निचला point) होते हैं
- 🔸 Example: Light waves, Electromagnetic waves
- 🔸 Solids में भी transverse waves travel करती हैं
↔️ Longitudinal Waves (अनुदैर्ध्य तरंगें)
Particles, wave की propagation direction के parallel vibrate करते हैं।
- 🔸 Compression और Rarefaction बनते हैं
- 🔸 Example: Sound waves, Pressure waves
- 🔸 Air, Water और Solids तीनों में travel होती हैं
Topic 6Characteristics of Sound Waves
〰️ Wavelength (तरंगदैर्घ्य)
दो successive crests या troughs के बीच की physical distance = Wavelength (λ)।
- 🔸 Longitudinal wave में: दो successive compressions या rarefactions के बीच की distance
- 🔸 S.I. Unit = Meter (m)
- 🔸 Symbol = λ (lambda)
🔁 Frequency (आवृत्ति)
Sound wave एक second में कितने cycles complete करे = Frequency। यही sound की pitch determine करती है।
ν = 1/TFrequency = 1/Time Period
f ∝ 1/λFrequency ∝ 1/Wavelength
🎤
S.I. Unit = s⁻¹ या Hertz (Hz) | Girls की voice high-pitched होती है क्योंकि vocal cords तेज़ vibrate करते हैं।
🔊 High Pitch Sound
- Faster vibrations
- Higher frequency
- Smaller wavelength
🔉 Low Pitch Sound
- Slower vibrations
- Lower frequency
- Larger wavelength
📢 Amplitude (आयाम)
Vibrating particles का mean position से maximum displacement = Amplitude। यह sound की loudness represent करती है।
🔊
Greater Amplitude = Louder Sound | S.I. Unit = Metre (m)
- 🔸 Sound intensity का unit = Decibel (dB)
- 🔸 Human ear perceive कर सकता है: 0 to 130 dB
- 🔸 130 dB से ऊपर = Noise (हानिकारक)
- 🔸 Table को हल्के से hit करें → कम amplitude → soft sound
🎨 Timbre (Tone Quality / Tone Color)
Timbre = sound की वो quality जो same pitch और loudness वाली दूसरी sounds से अलग बनाती है।
🎵
Note = एक single frequency नहीं बल्कि कई frequencies का mixture (fundamental + overtones) से बनता है।
Topic 7Audible Range & Ultrasonic
👻 Infrasonic (< 20 Hz)
Humans सुन नहीं सकते।
Animals सुन सकते हैं।
Example: Earthquakes की sound।
Animals सुन सकते हैं।
Example: Earthquakes की sound।
👂 Audible Range (20 Hz – 20,000 Hz)
Human ear इस range को सुन सकता है।
20 Hz to 20 kHz
Normal human hearing range।
20 Hz to 20 kHz
Normal human hearing range।
🦇 Ultrasonic (> 20,000 Hz)
Humans सुन नहीं सकते।
Bats & Dolphins produce करते हैं।
Medical में use होती है।
Bats & Dolphins produce करते हैं।
Medical में use होती है।
🏥 Applications of Ultrasonic Sounds
- 🔸 Bats और Dolphins produce करते हैं (echolocation)
- 🔸 Ultrasound in gender determination — banned in India
- 🔸 Foetus की growth और development monitor करने के लिए
- 🔸 Kidney stones identify और break करने के लिए
- 🔸 Internal organs की conditions identify करने के लिए
Topic 8Mach Number
Mach Number = किसी object की speed का उसके surrounding medium में sound की speed से ratio।
Mach No. = Speed of Body / Speed of Sound in that MediumDimensionless number
🐢
Subsonic
Mach < 1 (sound से धीमा)
≈
Transonic
Mach ≈ 1 (sound के बराबर)
🚀
Supersonic
Mach 1 to 5 (sound से तेज़)
⚡
Hypersonic
Mach > 5 (बहुत तेज़)
Topic 9Reflection of Sound
Sound waves जब किसी surface से टकराकर वापस bounce करती हैं — उसे Reflection of Sound कहते हैं।
💡
Sound, light की तरह same laws of reflection follow करती है। Medium: solid या liquid हो सकता है।
📌
Reflection से: Echo, Reverberation और Diffraction जैसी phenomena होती हैं।
Topic 10Echo, Reverberation & Diffraction
🏔️ Echo (प्रतिध्वनि)
जब sound किसी surface से reflect होकर listener तक वापस आए — तो वो sound दोबारा सुनाई दे = Echo।
📏
Distinct Echo सुनने के लिए obstacle की minimum distance = 17.2 meters
- 🔸 Formula: 2D = v × t → D = v×t/2
- 🔸 v (air में) = 344 m/s, minimum time = 0.1 s
- 🔸 2D = 344 × 0.1 = 34.4 → D = 17.2 m
🏛️ Reverberation (अनुगूंज)
Original sound source बंद होने के बाद भी enclosed space में sound का बने रहना = Reverberation।
🏠
Walls, ceiling, furniture से repeated reflections → sound धीरे-धीरे fade होती है। Example: Concert halls, caves में।
🌀 Diffraction (विवर्तन)
Sound waves का obstacles के around या small openings के through bend होना = Diffraction।
🚪
इसीलिए corner के पीछे से भी sound सुनाई देती है — source दिखाई न दे तब भी!
Topic 11SONAR
🌊
SONAR = Sound Navigation And Ranging — Underwater objects detect और locate करने की technology।
- 🔸 Ultrasonic sound waves emit करता है
- 🔸 Waves objects से reflect होकर echo बनाती हैं
- 🔸 Echo analyze करके distance calculate होती है
- 🔸 Uses: Navigation, Communication, Mapping (ocean floor)
- 🔸 Submarines में use होता है
🦇
Bats का echolocation system भी SONAR जैसा ही principle follow करता है!
Topic 12Doppler Effect
📡
Doppler Effect: जब observer, wave source के relative move कर रहा हो — तो wave की perceived frequency या wavelength change हो जाती है।
f₀ = [(v + v₀) / (v + vₛ)] × fₛDoppler Effect Formula
- 🔸 f₀ = Observer को सुनाई देने वाली frequency
- 🔸 v = Sound wave की speed
- 🔸 v₀ = Observer की velocity
- 🔸 vₛ = Source की velocity
- 🔸 fₛ = Source frequency (actual frequency)
🔴 Red Shift (Source दूर जाए)
- Frequency कम हो जाती है
- Wavelength बढ़ जाती है
- Sound की pitch कम सुनाई देती है
- Example: Ambulance दूर जाए
🔵 Blue Shift (Source पास आए)
- Frequency ज़्यादा हो जाती है
- Wavelength कम हो जाती है
- Sound की pitch ज़्यादा सुनाई देती है
- Example: Ambulance पास आए
Quick RevisionAll Key Facts & Formulas
ν = 1/TFrequency
f ∝ 1/λFreq. ∝ 1/Wavelength
343 m/sSound in Air
3×10⁸ m/sSpeed of Light
17.2 mMin. Echo Distance
0–130 dBHuman Hearing Range
<20 HzInfrasonic
20–20k HzAudible Range
>20,000 HzUltrasonic
🧠
Speed याद करो: Solid > Liquid > Gas | Mach याद करो: Sub <1 · Trans ≈1 · Super 1-5 · Hyper >5