ध्वनि प्रसार सघन माना जाता है। ध्वनि तरंग प्रसार नियम

इस पाठ में "ध्वनि तरंगें" विषय को शामिल किया गया है। इस पाठ में, हम ध्वनिकी का अपना अध्ययन जारी रखेंगे। सबसे पहले, हम ध्वनि तरंगों की परिभाषा को दोहराएंगे, फिर हम उनकी आवृत्ति रेंज पर विचार करेंगे और अल्ट्रासोनिक और इन्फ्रासोनिक तरंगों की अवधारणा से परिचित होंगे। हम विभिन्न वातावरणों में ध्वनि तरंगों में निहित गुणों पर भी चर्चा करेंगे, और पता लगाएंगे कि उनकी क्या विशेषताएं हैं। .

ध्वनि तरंगें -ये यांत्रिक कंपन हैं, जो सुनने के अंग के साथ प्रसार और बातचीत करते हैं, एक व्यक्ति द्वारा माना जाता है (चित्र 1)।

चावल। 1. ध्वनि तरंग

भौतिकी में इन तरंगों से संबंधित खंड को ध्वनिकी कहा जाता है। आम लोगों में "अफवाहें" कहे जाने वाले लोगों का पेशा ध्वनिकी है। एक ध्वनि तरंग एक लोचदार माध्यम में फैलने वाली लहर है, यह एक अनुदैर्ध्य तरंग है, और जब यह एक लोचदार माध्यम में फैलती है, तो संपीड़न और विश्राम वैकल्पिक होता है। यह समय के साथ एक दूरी पर प्रसारित होता है (चित्र 2)।

चावल। 2. ध्वनि तरंग का प्रसार

ध्वनि तरंगों में वे कंपन शामिल हैं जो 20 से 20,000 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ किए जाते हैं। इन आवृत्तियों के लिए, संगत तरंग दैर्ध्य 17 मीटर (20 हर्ट्ज के लिए) और 17 मिमी (20,000 हर्ट्ज के लिए) हैं। इस श्रेणी को श्रव्य ध्वनि के रूप में संदर्भित किया जाएगा। ये तरंगदैर्घ्य वायु के लिए दिए गए हैं, जिनमें ध्वनि संचरण की गति होती है।

ऐसी श्रेणियां भी हैं जो ध्वनिकी से निपटती हैं - इन्फ्रासोनिक और अल्ट्रासोनिक। इन्फ्रासाउंड वे होते हैं जिनकी आवृत्ति 20 हर्ट्ज से कम होती है। और अल्ट्रासोनिक वाले वे हैं जिनकी आवृत्ति 20,000 हर्ट्ज से अधिक है (चित्र 3)।

चावल। 3. ध्वनि तरंगों की रेंज

प्रत्येक शिक्षित व्यक्ति को ध्वनि तरंगों की आवृत्ति रेंज में नेविगेट करना चाहिए और यह जानना चाहिए कि यदि वह अल्ट्रासाउंड स्कैन में जाता है, तो कंप्यूटर स्क्रीन पर चित्र 20,000 हर्ट्ज से अधिक की आवृत्ति के साथ बनाया जाएगा।

अल्ट्रासाउंड -ये यांत्रिक तरंगें हैं, ध्वनि तरंगों के समान, लेकिन 20 kHz से एक बिलियन हर्ट्ज़ तक की आवृत्ति के साथ।

एक अरब हर्ट्ज़ से अधिक आवृत्ति वाली तरंगें कहलाती हैं हाइपरसाउंड.

अल्ट्रासाउंड का उपयोग कास्ट भागों में दोषों का पता लगाने के लिए किया जाता है। लघु अल्ट्रासोनिक संकेतों की एक धारा को जांच के लिए भाग के लिए निर्देशित किया जाता है। उन जगहों पर जहां कोई दोष नहीं है, सिग्नल रिसीवर द्वारा पंजीकृत किए बिना हिस्से से गुजरते हैं।

यदि भाग में कोई दरार, वायु गुहा या अन्य विषमता है, तो इससे अल्ट्रासोनिक संकेत परिलक्षित होता है और वापस लौटकर रिसीवर में प्रवेश करता है। इस विधि को कहा जाता है अल्ट्रासोनिक दोष का पता लगाना.

अल्ट्रासाउंड अनुप्रयोगों के अन्य उदाहरण अल्ट्रासाउंड मशीन, अल्ट्रासाउंड मशीन और अल्ट्रासाउंड थेरेपी हैं।

इन्फ्रासाउंड -यांत्रिक तरंगें, ध्वनि तरंगों के समान, लेकिन जिनकी आवृत्ति 20 हर्ट्ज से कम होती है। उन्हें मानव कान से नहीं माना जाता है।

इन्फ्रासोनिक तरंगों के प्राकृतिक स्रोत तूफान, सुनामी, भूकंप, तूफान, ज्वालामुखी विस्फोट और गरज हैं।

इन्फ्रासाउंड भी एक महत्वपूर्ण तरंग है जिसका उपयोग सतह को कंपन करने के लिए किया जाता है (उदाहरण के लिए, कुछ बड़ी वस्तुओं को नष्ट करने के लिए)। हम इन्फ्रासाउंड को मिट्टी में लॉन्च करते हैं - और मिट्टी को कुचल दिया जाता है। इसका उपयोग कहाँ किया जाता है? उदाहरण के लिए, हीरे की खदानों में, जहां अयस्क लिया जाता है जिसमें हीरे के घटक होते हैं, और इन हीरे के समावेशन को खोजने के लिए छोटे कणों में कुचल दिया जाता है (चित्र 4)।

चावल। 4. इन्फ्रासाउंड का अनुप्रयोग

ध्वनि की गति पर्यावरण की स्थिति और तापमान पर निर्भर करती है (चित्र 5)।

चावल। 5. विभिन्न माध्यमों में ध्वनि तरंग के संचरण की गति

नोट: वायु में ध्वनि की गति at, at, की गति से बढ़ जाती है। यदि आप एक शोधार्थी हैं तो यह ज्ञान आपके काम आ सकता है। आप किसी प्रकार के तापमान संवेदक के साथ भी आ सकते हैं जो वातावरण में ध्वनि की गति को बदलकर तापमान के अंतर को रिकॉर्ड करेगा। हम पहले से ही जानते हैं कि माध्यम जितना सघन होगा, माध्यम के कणों के बीच जितनी गंभीर बातचीत होगी, तरंग उतनी ही तेजी से फैलती है। हमने पिछले पैराग्राफ में शुष्क हवा और आर्द्र हवा के उदाहरण का उपयोग करते हुए इस पर चर्चा की थी। पानी के लिए, ध्वनि प्रसार की गति। यदि आप एक ध्वनि तरंग (ट्यूनिंग फोर्क पर दस्तक) बनाते हैं, तो पानी में इसके प्रसार की गति हवा की तुलना में 4 गुना अधिक होगी। सूचना हवा की तुलना में पानी से 4 गुना तेजी से यात्रा करेगी। और स्टील में भी तेज: (अंजीर। 6)।

चावल। 6. ध्वनि तरंग के संचरण की गति

आप महाकाव्यों से जानते हैं कि इल्या मुरोमेट्स (और सभी नायकों और सामान्य रूसी लोगों और गेदर के आरवीएस के लड़कों) ने एक वस्तु का पता लगाने के लिए एक बहुत ही दिलचस्प तरीका इस्तेमाल किया था, लेकिन अभी भी बहुत दूर है। गाड़ी चलाते समय वह जो आवाज करता है वह अभी तक नहीं सुना जाता है। इल्या मुरोमेट्स अपने कान को जमीन पर टिकाकर सुन सकते हैं। क्यों? क्‍योंकि ठोस धरातल पर ध्‍वनि अधिक गति से संचरित होती है, जिसका अर्थ है कि यह इल्या मुरोमेट्स के कान तक तेजी से पहुंचेगी, और वह शत्रु से मिलने की तैयारी कर सकेगा।

सबसे दिलचस्प ध्वनि तरंगें संगीतमय ध्वनियाँ और शोर हैं। कौन सी वस्तुएँ ध्वनि तरंगें उत्पन्न कर सकती हैं? यदि हम एक तरंग स्रोत और एक लोचदार माध्यम लेते हैं, यदि हम ध्वनि स्रोत को सामंजस्यपूर्ण रूप से कंपन करते हैं, तो हमारे पास एक अद्भुत ध्वनि तरंग होगी, जिसे संगीतमय ध्वनि कहा जाएगा। ध्वनि तरंगों के ये स्रोत, उदाहरण के लिए, गिटार या भव्य पियानो के तार हो सकते हैं। यह एक ध्वनि तरंग हो सकती है जो एक वायु पाइप (अंग या पाइप) के अंतराल में बनाई जाती है। संगीत पाठों से, आप नोट्स जानते हैं: करो, रे, मील, फा, सोल, ला, सी। ध्वनिकी में, उन्हें स्वर कहा जाता है (चित्र 7)।

चावल। 7. संगीतमय स्वर

स्वर उत्सर्जित करने वाली सभी वस्तुओं में विशेष विशेषताएं होंगी। वे कैसे भिन्न होते हैं? वे तरंग दैर्ध्य और आवृत्ति में भिन्न होते हैं। यदि ये ध्वनि तरंगें गैर-सामंजस्यपूर्ण ध्वनि निकायों द्वारा बनाई गई हैं या एक सामान्य आर्केस्ट्रा के टुकड़े में नहीं जुड़ी हैं, तो ऐसी कई ध्वनियों को शोर कहा जाएगा।

शोर- विभिन्न भौतिक प्रकृति के यादृच्छिक कंपन, अस्थायी और वर्णक्रमीय संरचना की जटिलता की विशेषता। शोर की अवधारणा हर रोज है और भौतिक है, वे बहुत समान हैं, और इसलिए हम इसे एक अलग महत्वपूर्ण विचार के रूप में पेश करते हैं।

आइए ध्वनि तरंगों के मात्रात्मक अनुमानों पर चलते हैं। संगीतमय ध्वनि तरंगों की विशेषताएं क्या हैं? ये विशेषताएँ विशेष रूप से हार्मोनिक ध्वनि कंपनों पर लागू होती हैं। इसलिए, ध्वनि आवाज़... ध्वनि का आयतन क्या निर्धारित करता है? समय में ध्वनि तरंग के प्रसार या ध्वनि तरंग स्रोत के दोलन पर विचार करें (चित्र 8)।

चावल। 8. ध्वनि मात्रा

उसी समय, यदि हम सिस्टम में बहुत अधिक ध्वनि नहीं जोड़ते हैं (उदाहरण के लिए, एक पियानो कुंजी को धीरे से टैप किया जाता है), तो एक शांत ध्वनि होगी। यदि हम जोर से अपना हाथ उठाते हैं, तो हम कुंजी को मारकर इस ध्वनि को कहते हैं, हमें एक तेज आवाज मिलेगी। यह किस पर निर्भर करता है? एक शांत ध्वनि में तेज ध्वनि की तुलना में कम कंपन आयाम होता है।

संगीतमय ध्वनि और किसी अन्य की अगली महत्वपूर्ण विशेषता है कद... ध्वनि की पिच किस पर निर्भर करती है? पिच आवृत्ति पर निर्भर करती है। हम स्रोत को अक्सर दोलन कर सकते हैं, या हम इसे बहुत तेज़ी से नहीं दोलन कर सकते हैं (अर्थात, प्रति इकाई समय में कम दोलन करें)। एक ही आयाम की उच्च और निम्न ध्वनि के टाइम स्वीप पर विचार करें (चित्र 9)।

चावल। 9. ध्वनि पिच

एक दिलचस्प निष्कर्ष निकाला जा सकता है। यदि कोई व्यक्ति बास में गाता है, तो उसका ध्वनि स्रोत (ये वोकल कॉर्ड हैं) सोप्रानो गाने वाले व्यक्ति की तुलना में कई गुना धीमी गति से दोलन करता है। दूसरे मामले में, मुखर तार अधिक बार कंपन करते हैं, इसलिए, अधिक बार वे तरंग के प्रसार में संपीड़न और निर्वात का कारण बनते हैं।

ध्वनि तरंगों की एक और दिलचस्प विशेषता है जिसका भौतिक विज्ञानी अध्ययन नहीं करते हैं। इस लय... आप एक ही संगीत को जानते हैं और आसानी से अलग कर सकते हैं, जो बालिका या सेलो पर किया जाता है। इन ध्वनियों में क्या अंतर है या यह प्रदर्शन है? प्रयोग की शुरुआत में, हमने ध्वनि निकालने वाले लोगों से उन्हें लगभग समान आयाम बनाने के लिए कहा, ताकि ध्वनि की मात्रा समान हो। यह एक ऑर्केस्ट्रा के मामले की तरह है: यदि आपको किसी उपकरण का चयन करने की आवश्यकता नहीं है, तो हर कोई उसी के बारे में, समान शक्ति के साथ बजाता है। तो बालालिका और सेलो का समय अलग है। यदि हम आरेखों का उपयोग करके एक उपकरण से दूसरे उपकरण से निकाली गई ध्वनि को खींचते हैं, तो वे वही होंगे। लेकिन आप इन वाद्ययंत्रों को उनकी आवाज से आसानी से अलग कर सकते हैं।

लय के महत्व का एक और उदाहरण। दो गायकों की कल्पना करें जो एक ही संगीत महाविद्यालय से एक ही शिक्षक के साथ स्नातक हैं। उन्होंने ग्रेड के लिए समान रूप से अच्छी तरह से अध्ययन किया। किसी कारण से, एक उत्कृष्ट कलाकार बन जाता है, जबकि दूसरा जीवन भर अपने करियर से असंतुष्ट रहता है। वास्तव में, यह विशेष रूप से उनके उपकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो वातावरण में सिर्फ मुखर कंपन का कारण बनता है, अर्थात उनकी आवाजें अलग-अलग होती हैं।

ग्रन्थसूची

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1. इंटरनेट पोर्टल "eduspb.com" ()
2. इंटरनेट पोर्टल "msk.edu.ua" ()
3. इंटरनेट पोर्टल "class-fizika.narod.ru" ()

होम वर्क

1. ध्वनि का प्रसार कैसे होता है? ध्वनि का स्रोत क्या हो सकता है?
2. क्या ध्वनि अंतरिक्ष में फैल सकती है?
3. क्या मानव श्रवण अंग तक पहुंचने वाली प्रत्येक तरंग को इसके द्वारा माना जाता है?

ध्वनि तरंगों के माध्यम से ध्वनि का प्रसार होता है। ये तरंगें न केवल गैसों और तरल पदार्थों से होकर गुजरती हैं, बल्कि ठोस पदार्थों से भी गुजरती हैं। किसी भी तरंग की क्रिया मुख्य रूप से ऊर्जा के हस्तांतरण में होती है। ध्वनि के मामले में, परिवहन आणविक स्तर पर मिनट की गति का रूप लेता है।

गैसों और तरल पदार्थों में, ध्वनि तरंग अणुओं को अपनी गति की दिशा में, यानी तरंग दैर्ध्य की दिशा में स्थानांतरित करती है। ठोस पदार्थों में, अणुओं के ध्वनि कंपन तरंग के लंबवत दिशा में भी हो सकते हैं।

ध्वनि तरंगें अपने स्रोतों से सभी दिशाओं में यात्रा करती हैं, जैसा कि चित्र में दाईं ओर दिखाया गया है, जो एक धातु की घंटी को समय-समय पर अपनी जीभ से टकराते हुए दिखाती है। इन यांत्रिक टक्करों के कारण घंटी में कंपन होता है। कंपन ऊर्जा को आसपास की हवा के अणुओं तक पहुँचाया जाता है, और उन्हें घंटी से पीछे धकेल दिया जाता है। नतीजतन, घंटी से सटे हवा की परत में दबाव बढ़ जाता है, जो तब स्रोत से सभी दिशाओं में तरंगों में फैलता है।

ध्वनि की गति मात्रा या स्वर से स्वतंत्र होती है। कमरे में रेडियो से सभी ध्वनियाँ, चाहे वे ऊँची हों या शांत, ऊँची या नीची, एक ही समय में श्रोता तक पहुँचती हैं।

ध्वनि की गति माध्यम के प्रकार और उसके तापमान पर निर्भर करती है। गैसों में, ध्वनि तरंगें धीमी गति से चलती हैं क्योंकि उनकी दुर्लभ आणविक संरचना कमजोर रूप से संपीड़न को रोकती है। द्रवों में ध्वनि की गति बढ़ जाती है, और ठोस में यह और भी तेज हो जाती है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में मीटर प्रति सेकंड (m/s) में दिखाया गया है।

लहर पथ

ध्वनि तरंगें हवा के माध्यम से उसी तरह फैलती हैं जैसे कि चित्र में दाईं ओर दिखाया गया है। वेव फ़्रंट स्रोत से एक दूसरे से एक निश्चित दूरी पर चलते हैं, जो घंटी के कंपन की आवृत्ति से निर्धारित होता है। ध्वनि तरंग की आवृत्ति समय की प्रति इकाई किसी दिए गए बिंदु से गुजरने वाले तरंगाग्रों की संख्या की गणना करके निर्धारित की जाती है।

ध्वनि तरंग का अग्र भाग कंपन करने वाली घंटी से दूर चला जाता है।

समान रूप से गर्म हवा में, ध्वनि निरंतर गति से फैलती है।

दूसरा मोर्चा तरंग दैर्ध्य के बराबर दूरी पर पहले का अनुसरण करता है।

ध्वनि स्रोत के पास सबसे मजबूत है।

अदृश्य तरंग का ग्राफिक प्रतिनिधित्व

गहराइयों की ध्वनि ध्वनि

ध्वनि तरंगों की एक सोनार किरण आसानी से समुद्र के पानी से होकर गुजरती है। सोनार इस तथ्य पर आधारित है कि ध्वनि तरंगें समुद्र तल से उछलती हैं; इस उपकरण का उपयोग आमतौर पर पानी के नीचे की राहत की विशेषताओं को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

लोचदार ठोस

ध्वनि लकड़ी की प्लेट में फैलती है। अधिकांश ठोस पदार्थों के अणु एक लोचदार स्थानिक जाली में बंधे होते हैं, जो खराब रूप से संकुचित होता है और साथ ही ध्वनि तरंगों के मार्ग को तेज करता है।

ध्वनि कहाँ तेजी से यात्रा करती है: हवा में या पानी में ??? और सबसे अच्छा जवाब मिला

पीतीशोन से उत्तर [गुरु]
ध्वनि की गति गैसों में ध्वनि की गति (0 ° ; 101325 Pa), m / s नाइट्रोजन 334 अमोनिया 415 एसिटिलीन 327 हाइड्रोजन 1284 वायु 331.46 हीलियम 965 ऑक्सीजन 316 मीथेन 430 कार्बन मोनोऑक्साइड 338 कार्बन डाइऑक्साइड 259 क्लोरीन 206 गति ध्वनि की - एक माध्यम में ध्वनि तरंगों के प्रसार की गति; गैसों में, ध्वनि की गति तरल पदार्थों की तुलना में कम होती है; तरल पदार्थों में, ध्वनि की गति ठोस की तुलना में कम होती है; सामान्य परिस्थितियों में हवा में, की गति ध्वनि 331.46 m/s (1193 km/h) है; जल में ध्वनि की चाल 1485 m/s होती है। ठोस में ध्वनि की चाल 2000-6000 m/s होती है।

उत्तर से सफेद खरगोश[गुरु]
पानी में हवा में, 25 डिग्री सेल्सियस पर ध्वनि की गति लगभग 330 मीटर/सेकेंड है; पानी में, लगभग 1500 मीटर/सेकेंड सटीक मान तापमान, दबाव, लवणता (पानी के लिए) और आर्द्रता (हवा के लिए) पर निर्भर करता है।

उत्तर से बीएएनकेएस777[विशेषज्ञ]
पानी में....

उत्तर से और मैं[गुरु]
आप ध्वनि बम क्या बनाना चाहते हैं? यहाँ परमाणु भौतिक विज्ञानी हैं)))

उत्तर से व्लादिमीर टी[गुरु]
पानी में, जहां घनत्व अधिक होता है और तेज होता है (अणु करीब होते हैं और स्थानांतरण तेज होता है)

उत्तर से पोलीना लाइकोवा[सक्रिय]
शायद हवा में (मैं निश्चित रूप से नहीं जानता)। चूंकि पानी में सभी आंदोलनों को धीमा कर दिया जाता है, ध्वनि इतनी जल्दी नहीं फैलती है! ठीक है, इसे देखें! अपने हाथों को पानी के नीचे ताली बजाएं। यह हवा की तुलना में धीमी गति से किया जाएगा। मेरा अनुभव =) = 8 = (= * 8 = पी

उत्तर से 3 उत्तर[गुरु]

अरे! यहां आपके प्रश्न के उत्तर के साथ विषयों का चयन किया गया है: ध्वनि कहां तेजी से यात्रा करती है: हवा में या पानी में ???

ध्वनि हवा की तुलना में सैकड़ों गुना कम पानी में अवशोषित होती है। हालांकि, जलीय वातावरण में श्रव्यता वातावरण की तुलना में बहुत खराब है। यह ध्वनि की मानवीय धारणा की ख़ासियतों द्वारा समझाया गया है। हवा में, ध्वनि को दो तरह से माना जाता है: कान के ईयरड्रम (वायु चालन) और तथाकथित हड्डी चालन में वायु कंपन का संचरण, 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 एक वॉल्यूमेट्रिक हेलमेट की उपस्थिति से वायु चालन के माध्यम से ध्वनि का अनुभव करना संभव हो जाता है। हालांकि, इस मामले में, हेलमेट की सतह से ध्वनि के प्रतिबिंब 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 प्रबल 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 के प्रसार की गति के अनुकूल होते हैं और ध्वनि संकेत के आने के समय और ध्वनि दबाव के सापेक्ष स्तर के अंतर के कारण ध्वनि स्रोत की दिशा निर्धारित करते हैं। प्रत्येक कान से। एरिकल के उपकरण के लिए धन्यवाद, हवा में एक व्यक्ति यह निर्धारित करने में सक्षम है कि ध्वनि स्रोत कहां है - सामने या पीछे, यहां तक ​​​​कि एक कान से भी। पानी में सब कुछ अलग तरह से होता है। 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 पूरी तरह से बाहर रखा गया है।

मानव शरीर पर गैसों के जैविक प्रभाव

गैसों के जैविक प्रभाव का प्रश्न संयोग से नहीं था और इस तथ्य के कारण है कि सामान्य परिस्थितियों में मानव श्वास के दौरान गैस विनिमय की प्रक्रियाएं और तथाकथित हाइपरबेरिक (यानी, बढ़े हुए दबाव में) काफी भिन्न होती हैं।

यह ज्ञात है कि सामान्य वायुमंडलीय हवा जिसके साथ हम सांस लेते हैं, उच्च 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।

आइए 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 से, 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 कम मात्रा में होता है: आर्गन, हाइड्रोजन, हीलियम, नियॉन और जल वाष्प।

मानव शरीर पर उनके प्रभाव के अनुसार वातावरण बनाने वाली गैसों को तीन समूहों में विभाजित किया जा सकता है: ऑक्सीजन - "सभी जीवन प्रक्रियाओं का समर्थन करने के लिए लगातार खपत होती है; नाइट्रोजन, हीलियम, आर्गन, आदि - गैस में भाग नहीं लेते हैं। विनिमय; कार्बन डाइऑक्साइड - शरीर के लिए बढ़ी हुई सांद्रता हानिकारक है।

ऑक्सीजन(O2) एक रंगहीन, गंधहीन और स्वादहीन गैस है जिसका घनत्व 1.43 kg/m3 है। शरीर में सभी ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं में भागीदार के रूप में मनुष्यों के लिए इसका बहुत महत्व है। सांस लेने की प्रक्रिया में, फेफड़ों में ऑक्सीजन रक्त के हीमोग्लोबिन के साथ जुड़ती 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 होती है, चेतना की हानि के साथ, और गंभीर मामलों में - महत्वपूर्ण गतिविधि की समाप्ति। यह स्थिति तब हो सकती है जब साँस की हवा में ऑक्सीजन की मात्रा सामान्य दबाव में 18.5% से कम हो जाती है। दूसरी ओर, साँस के मिश्रण में ऑक्सीजन की मात्रा में वृद्धि के साथ या दबाव में साँस 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 द्वारा वायुमंडलीय वायु का मुख्य भाग है। सामान्य परिस्थितियों में, यह शारीरिक रूप से तटस्थ है, चयापचय में भाग नहीं लेता है। हालांकि, जैसा कि गोताखोर के विसर्जन की गहराई में वृद्धि के साथ दबाव बढ़ता है, नाइट्रोजन तटस्थ होना बंद कर देता है और 60 और अधिक मीटर की गहराई पर स्पष्ट मादक गुणों का प्रदर्शन करता है।

कार्बन डाईऑक्साइड(CO2) खट्टे स्वाद वाली रंगहीन गैस है। यह हवा से 1.5 गुना भारी है (घनत्व 1.98 किग्रा / एम 3), और इसलिए 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 भाग लेती है, और अतिरिक्त रक्त फेफड़ों तक ले जाता है और साँस छोड़ने वाली हवा के साथ हटा दिया जाता 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 हीलियम(नहीं)। यह एक अक्रिय, गंधहीन और स्वादहीन गैस है। कम घनत्व (लगभग 0.18 किग्रा / एम 3) और उच्च दबाव पर मादक प्रभाव पैदा करने की काफी कम क्षमता होने के कारण, यह व्यापक रूप से बड़ी गहराई तक उतरते समय कृत्रिम श्वास मिश्रण की तैयारी के लिए नाइट्रोजन विकल्प के रूप में उपयोग किया जाता है।

हालांकि, श्वास मिश्रण में हीलियम के उपयोग से अन्य अवांछनीय घटनाएं होती हैं। इसकी उच्च तापीय चालकता और, परिणामस्वरूप, शरीर से गर्मी हस्तांतरण में वृद्धि के लिए थर्मल संरक्षण या गोताखोरों के सक्रिय हीटिंग की आवश्यकता होती है।

हवा का दबाव... यह ज्ञात है कि हमारे चारों ओर के वातावरण में द्रव्यमान है और 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 एक स्तंभ द्वारा जी सेमी 2 के क्रॉस सेक्शन वाली ट्यूबों में संतुलित होता है। यदि हम इस पारा या पानी का वजन करते हैं, तो उनका द्रव्यमान 1.033 किलोग्राम के बराबर होगा। इसका मतलब है कि "सामान्य वायुमंडलीय दबाव 1.033 किग्रा/सेमी2 है, जो एसआई प्रणाली में 103.3 केपीए * के बराबर है। (* एसआई प्रणाली में, दबाव की इकाई पास्कल (पीए) है। = 105 पा = 102 केपीए = = * 0.1 एमपीए।)।

हालांकि, डाइविंग गणना के अभ्यास में, माप की ऐसी सटीक इकाइयों का उपयोग करना असुविधाजनक है। इसलिए, दबाव 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।

जैसे-जैसे दबाव बढ़ता है, हवा आसानी से संकुचित हो जाती है, जिससे दबाव के अनुपात में आयतन कम हो जाता है। संपीडित वायुदाब को दाब गेजों द्वारा मापा जाता है, जो दर्शाता है उच्च्दाबाव , यानी, वायुमंडलीय से ऊपर का दबाव... गेज दबाव की इकाई अति द्वारा इंगित की जाती है। अधिक दाब तथा वायुमण्डलीय दाब के योग को कहते हैं काफी दबाव(एटा)।

सामान्य स्थलीय परिस्थितियों में, सभी तरफ से हवा समान रूप से किसी व्यक्ति पर दबाव डालती है। यह देखते हुए कि मानव शरीर की सतह औसतन 1.7-1.8 m2 है, उस पर पड़ने वाले वायु दाब का बल 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 स्थित हवा के काउंटरप्रेशर और संचार द्वारा संतुलित है। वातावरण के साथ।

जब पानी में डुबोया जाता है, तो एक व्यक्ति अपने ऊपर पानी के एक स्तंभ के अतिरिक्त दबाव के संपर्क में आता है, जो हर 10 mA पर 1 atti बढ़ जाता है, दबाव में बदलाव से दर्द और निचोड़ हो सकता है, जिससे रोकने के लिए गोताखोर को सांस लेने वाली हवा की आपूर्ति की जानी चाहिए। निरपेक्ष दबाव वातावरण के बराबर दबाव।

चूंकि गोताखोरों को संपीड़ित हवा या गैस के मिश्रण से निपटना होता है, इसलिए उन बुनियादी कानूनों को याद करना उचित है जो उन्हें नियंत्रित करते हैं और व्यावहारिक गणना के लिए आवश्यक कुछ सूत्र प्रदान करते 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 सही हैं।

डुबकी का सामान

डाइविंग उपकरण एक निश्चित अवधि के लिए जलीय वातावरण में जीवन और काम सुनिश्चित करने के लिए एक गोताखोर द्वारा पहने जाने वाले उपकरणों और उत्पादों का एक सेट है।

डाइविंग उपकरण अपने उद्देश्य को पूरा करता है यदि यह प्रदान कर सकता है:

पानी के नीचे काम करते समय किसी व्यक्ति की सांस लेना;

ठंडे पानी के संपर्क में आने से इन्सुलेशन और थर्मल सुरक्षा;

पानी के नीचे पर्याप्त गतिशीलता और स्थिर स्थिति;

गोताखोरी करते समय, सतह पर जाने और काम के दौरान सुरक्षा;

सतह के लिए विश्वसनीय कनेक्शन।

हल किए जाने वाले कार्यों के आधार पर, डाइविंग उपकरण विभाजित हैं:

उपयोग की गहराई के संदर्भ में - उथले (मध्यम) गहराई और गहरे पानी के उपकरण के लिए;

श्वास गैस मिश्रण प्रदान करने की विधि के अनुसार - स्वायत्त और नली-प्रकार के लिए;

थर्मल संरक्षण की विधि द्वारा - निष्क्रिय थर्मल संरक्षण वाले उपकरणों के लिए, विद्युत और पानी से गर्म;

अलगाव की विधि द्वारा - पानी-गैस-तंग डाइविंग सूट वाले उपकरणों के लिए "सूखा" प्रकार और पारगम्य "गीला" प्रकार।

डाइविंग उपकरण के संचालन की कार्यात्मक विशेषताओं की सबसे पूरी तस्वीर सांस लेने के लिए आवश्यक गैस मिश्रण की संरचना को बनाए रखने की विधि के अनुसार इसके वर्गीकरण द्वारा दी गई है। उपकरण यहाँ प्रतिष्ठित है:

हवादार;

एक खुली श्वास पैटर्न के साथ;

अर्ध-बंद श्वास पैटर्न के साथ;

एक बंद श्वास सर्किट के साथ।

पानी के नीचे शिकार

पानी में ध्वनि प्रसार .

ध्वनि हवा की तुलना में पानी में पांच गुना तेजी से यात्रा करती है। औसत गति 1400 - 1500 मीटर/सेकेंड के बराबर है (हवा में ध्वनि प्रसार की गति 340 मीटर/सेकेंड है)। ऐसा लगता है कि पानी में श्रव्यता में भी सुधार होता है। वास्तव में, यह मामले से बहुत दूर है। आखिरकार, ध्वनि की ताकत प्रसार की गति पर निर्भर नहीं करती है, बल्कि ध्वनि कंपन के आयाम और सुनने वाले अंगों की क्षमता पर निर्भर करती है। भीतरी कान के कोक्लीअ में कोर्टी का अंग होता है, जो श्रवण कोशिकाओं से बना होता है। ध्वनि तरंगें कॉर्टी के अंग के ईयरड्रम, अस्थि-पंजर और झिल्ली को कंपन करती हैं। उत्तरार्द्ध के बाल कोशिकाओं से, जो ध्वनि कंपन का अनुभव करते हैं, तंत्रिका उत्तेजना मस्तिष्क के लौकिक लोब में स्थित श्रवण केंद्र में जाती है।

एक ध्वनि तरंग किसी व्यक्ति के आंतरिक कान में दो तरह से प्रवेश कर सकती है: बाहरी श्रवण नहर के माध्यम से वायु चालन द्वारा, मध्य कान के कर्ण और श्रवण अस्थि-पंजर, और हड्डी चालन के माध्यम से, खोपड़ी की हड्डियों का कंपन। सतह पर, वायु चालन प्रबल होता है, और पानी के नीचे अस्थि चालन होता है। सरल अनुभव इस बात की पुष्टि करता है। दोनों कानों को अपने हाथों की हथेलियों से ढक लें। सतह पर, श्रव्यता तेजी से बिगड़ेगी, लेकिन पानी के नीचे यह नोट नहीं किया गया है।

तो, पानी के नीचे, ध्वनियों को मुख्य रूप से हड्डी चालन द्वारा माना जाता है। सैद्धांतिक रूप से, यह इस तथ्य से समझाया गया है कि पानी की ध्वनिक प्रतिबाधा मानव ऊतकों की ध्वनिक प्रतिबाधा के करीब पहुंचती है। इसलिए, ध्वनि तरंगों के पानी से मानव सिर की हड्डियों में संक्रमण के दौरान ऊर्जा की हानि हवा की तुलना में कम होती है। पानी के नीचे वायु चालन लगभग गायब हो जाता है, क्योंकि बाहरी श्रवण नहर पानी से भर जाती है, और ईयरड्रम के पास हवा की एक छोटी परत ध्वनि कंपन को कमजोर रूप से प्रसारित करती है।

प्रयोगों से पता चला है कि अस्थि चालन वायु चालन की तुलना में 40% कम है। इसलिए, पानी के भीतर श्रव्यता आमतौर पर बिगड़ जाती है। ध्वनि की हड्डी चालन के साथ श्रवण सीमा ताकत पर उतनी निर्भर नहीं करती जितनी कि स्वर पर: स्वर जितना अधिक होता है, ध्वनि उतनी ही अधिक सुनाई देती है।

एक व्यक्ति के लिए पानी के नीचे की दुनिया मौन की दुनिया है, जहां कोई बाहरी शोर नहीं है। इसलिए, सबसे सरल ध्वनि संकेतों को काफी दूरी पर पानी के नीचे माना जा सकता है। एक व्यक्ति 150-200 मीटर की दूरी पर पानी में डूबे धातु के डिब्बे पर एक झटका सुनता है, एक खड़खड़ाहट की आवाज - 100 मीटर पर, एक घंटी - 60 मीटर पर।

पानी के नीचे की आवाजें आमतौर पर सतह पर नहीं सुनाई देती हैं, जैसे पानी के नीचे बाहर की आवाजें नहीं सुनाई देती हैं। पानी के भीतर की आवाज़ को देखने के लिए, आपको कम से कम आंशिक रूप से खुद को विसर्जित करना होगा। यदि आप अपने घुटनों तक पानी में प्रवेश करते हैं, तो आपको एक ऐसी आवाज का अनुभव होने लगता है जो पहले नहीं सुनी गई है। जैसे-जैसे आप गोता लगाते हैं, वॉल्यूम बढ़ता जाता है। यह विशेष रूप से तब सुनाई देता है जब सिर को डुबोया जाता है।

सतह से ध्वनि संकेत भेजने के लिए, ध्वनि स्रोत को पानी में कम से कम आधा करना अनिवार्य है, और ध्वनि की शक्ति बदल जाएगी। कान के द्वारा पानी के भीतर उन्मुखीकरण अत्यंत कठिन है। हवा में, ध्वनि एक कान में दूसरे की तुलना में 0.00003 सेकंड पहले आती है। यह आपको केवल 1-3 ° की त्रुटि के साथ ध्वनि स्रोत का स्थान निर्धारित करने की अनुमति देता है। पानी के नीचे, ध्वनि एक साथ दोनों कानों द्वारा ग्रहण की जाती है और इसलिए कोई स्पष्ट, दिशात्मक धारणा नहीं होती है। एक अभिविन्यास त्रुटि 180 ° है।

एक विशेष रूप से सेट प्रयोग में, केवल व्यक्तिगत प्रकाश लंबे भटकने के बाद और। खोज ध्वनि स्रोत के स्थान पर गई, जो उनसे 100-150 मीटर दूर था। यह ध्यान दिया गया कि लंबे समय तक व्यवस्थित प्रशिक्षण किसी को पानी के नीचे ध्वनि द्वारा काफी सटीक रूप से नेविगेट करने की क्षमता विकसित करने की अनुमति देता है। हालांकि, जैसे ही प्रशिक्षण रोक दिया जाता है, इसके परिणाम रद्द कर दिए जाते हैं।