$v=\sqrt{\frac{\gamma P}{\rho}}$ सूत्र का उपयोग करके समझाइए कि हवा में ध्वनि की गति क्यों:
$(a)$ दबाव से स्वतंत्र है,
$(b)$ तापमान के साथ बढ़ती है,
$(c)$ आर्द्रता के साथ बढ़ती है।

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(N/A) $v=\sqrt{\frac{\gamma P}{\rho}} \dots (i)$
$(a)$ घनत्व $\rho = \frac{M}{V}$,जहाँ $M$ द्रव्यमान है और $V$ आयतन है। इसे $(i)$ में प्रतिस्थापित करने पर,हमें $v = \sqrt{\frac{\gamma PV}{M}}$ प्राप्त होता है। एक आदर्श गैस के लिए,$PV = RT$ होता है। अतः,$v = \sqrt{\frac{\gamma RT}{M}}$। दिए गए तापमान पर $R, T, M,$ और $\gamma$ स्थिर होने के कारण,$v$ दबाव से स्वतंत्र है।
$(b)$ संबंध $v = \sqrt{\frac{\gamma RT}{M}}$ से,हम देख सकते हैं कि $v \propto \sqrt{T}$। जैसे-जैसे तापमान $T$ बढ़ता है,ध्वनि की गति $v$ बढ़ती है।
$(c)$ मान लीजिए $\rho_m$ और $\rho_d$ आर्द्र और शुष्क हवा का घनत्व हैं। चूंकि जल वाष्प का आणविक द्रव्यमान शुष्क हवा (मुख्य रूप से $N_2$ और $O_2$) से कम होता है,इसलिए आर्द्र हवा का घनत्व शुष्क हवा से कम होता है $(\rho_m < \rho_d)$। $v = \sqrt{\frac{\gamma P}{\rho}}$ से,चूंकि $v \propto \frac{1}{\sqrt{\rho}}$,कम घनत्व ध्वनि की गति को बढ़ाता है। अतः,आर्द्रता के साथ ध्वनि की गति बढ़ती है।

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एक निश्चित तापमान पर ऑक्सीजन $(O_2)$ में ध्वनि की गति $460 \, m/s$ है। समान तापमान पर हीलियम $(He)$ में ध्वनि की गति ............. $m/s$ होगी (दोनों गैसों को आदर्श मानें)।

Difficult
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$1 \; m$ लंबाई की एक धातु की छड़ को एक कठोर धातु के फर्श पर लंबवत गिराया जाता है। ऑसिलोस्कोप का उपयोग करके,यह निर्धारित किया जाता है कि प्रभाव $1.2 \; kHz$ आवृत्ति की एक अनुदैर्ध्य तरंग उत्पन्न करता है। धातु की छड़ में ध्वनि की गति है: ($; m/s$ में)

$60 \, kHz$ की आवृत्ति पर कार्य करने वाला एक पानी के नीचे का सोनार स्रोत अपनी किरण को सतह की ओर निर्देशित करता है। यदि हवा में ध्वनि का वेग $330 \, m/s$ है,तो हवा में तरंगों की तरंगदैर्ध्य और आवृत्ति क्या होगी?

एक इंजन एक स्थिर गति से पहाड़ी की ओर बढ़ रहा है। जब यह $0.9 \, km$ की दूरी पर होता है,तो यह एक सीटी बजाता है जिसकी गूँज ड्राइवर को $5 \, s$ बाद सुनाई देती है। यदि हवा में ध्वनि की गति $330 \, m/s$ है,तो इंजन की गति .... $m/s$ है।

हवा में ध्वनि का वेग:
$I.$ तापमान के साथ बढ़ता है
$II.$ तापमान के साथ घटता है
$III.$ दबाव के साथ बढ़ता है
$IV.$ दबाव से स्वतंत्र है
$V.$ तापमान से स्वतंत्र है
सही उत्तर चुनें।

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