இடி முழக்கம் தொலைவில் இருந்தால் ஏன் தாமதமாகக் கேட்கிறது? விண்வெளியில் ஏன் ஒலியே இல்லை? ஒலி ஒரு நெட்டலை (longitudinal wave) — காற்றில் அடர்வுகளும் (compressions) அரிவுகளும் (rarefactions) பரவுகின்றன. ஒலிக்கு ஒரு ஊடகம் (medium) அவசியம்; வெற்றிடத்தில் ஒலி பரவாது.
1. ஒலியின் பண்புகள்
- சுருதி (pitch): அதிர்வெண்ணைச் சார்ந்தது (உயர் f → கூரிய சுருதி).
- தீவிரம் (loudness): வீச்சத்தைச் (செறிவை) சார்ந்தது.
- செறிவு (intensity): அலகுப் பரப்பில் கடக்கும் வலு; I ∝ வீச்சம்².
Intensity vs distance
I ∝ 1/r² ·
v_காற்று ≈ 340 m s⁻¹
காற்றில் ஒலியின் வேகம் ≈ 340 m s⁻¹; திண்மங்களில் (இறுக்கமான பிணைப்பு) இன்னும் வேகம். அதனால் தண்டவாளத்தில் காதை வைத்தால் ரயில் வருவது முன்னதாகவே கேட்கும்.
2. அதிர்வுறுதல் (Resonance)
அதிர்வுறுதல்
ஒரு பொருளின் இயல்பான அதிர்வெண்ணுக்கு (natural frequency) சமமான அதிர்வெண்ணில் கட்டாய அலைவு கொடுத்தால், வீச்சம் பெருமளவு அதிகரிக்கிறது — இதுவே அதிர்வுறுதல். ஊஞ்சலைச் சரியான தாளத்தில் தள்ளுவது இதே கொள்கை.
Resonance tube
λ = 2(L₂ − L₁) ·
v = fλ
முதல் அதிர்வுறுதல் நீளம் L₁-இல் λ = 4(L₁ + e) (e = முனைத் திருத்தம் / end correction). இரு அதிர்வுறுதல்களுக்கிடையேயான வேறுபாடு முனைத் திருத்தத்தை நீக்கிவிடுகிறது.
3. தீர்க்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டு
எ.கா. தரப்பட்ட தரவுகள்: அதிர்வுறுதல் குழாயில் f = 512 Hz, L₁ = 0.16 m, L₂ = 0.49 m.
படி 1: λ = 2(L₂ − L₁) = 2(0.49 − 0.16) = 0.66 m.
படி 2: v = fλ = 512 × 0.66.
இறுதி முடிவு: v ≈ 338 m s⁻¹.
தேர்வாளர் குறிப்பு
- ஒலி நெட்டலை — வெற்றிடத்தில் செல்லாது (ஒளியோடு குழப்பாதே).
- முனைத் திருத்தத்தை (e) நீக்க இரு அதிர்வுறுதல்களின் வேறுபாட்டைப் பயன்படுத்து.
- I ∝ 1/r²: தூரம் இரட்டிப்பானால் செறிவு கால் பங்காகும்.
4. தேர்வுப் பாணி வினா
வினா
விண்வெளியில் வெடிப்பு ஏன் கேட்காது?
விடையைக் காண்க
ஒலி பரவ ஊடகம் (காற்று/பொருள்) அவசியம். விண்வெளி வெற்றிடம் — அடர்வு/அரிவு உருவாக்கத் துகள்கள் இல்லை, எனவே ஒலி பரவாது.
🎯 MCQ பயிற்சி — 20 கேள்விகள்
விடையைத் தெரிவுசெய்யவும் — பின்னர் ஒவ்வொரு விருப்பத்துக்கும் ஏன் சரி / தவறு எனும் விளக்கமும் ஆழமான விளக்கமும் (deep explanation) தோன்றும்.
Q1 / 20
★★★★★
ஒலி எந்த வகை அலை?
(1) குறுக்கலை / transverse
இல்லை.
(2) நெட்டலை / longitudinal
சரி — அடர்வு/அரிவு.
(3) மின்காந்த அலை / electromagnetic
அது ஒளி.
(4) நிலையலை மட்டும் / only stationary
இல்லை.
(5) எதுவும் இல்லை / none
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): ஒலி நெட்டலை; காற்றில் அடர்வுகளும் (compressions) அரிவுகளும் (rarefactions) பரவுகின்றன.
Q2 / 20
★★★★☆
ஒலி வெற்றிடத்தில் ஏன் பரவாது?
(1) மிக வேகம் / too fast
இல்லை.
(2) அதற்கு ஊடகம் (துகள்கள்) தேவை / it needs a medium (particles)
சரி.
(3) அதிக அதிர்வெண் / too high frequency
இல்லை.
(4) ஒளியால் தடை / blocked by light
இல்லை.
(5) மிகச் சிறிய λ / λ too small
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): ஒலி பரவ அடர்வு/அரிவு உருவாக்கத் துகள்கள் தேவை. வெற்றிடத்தில் துகள்கள் இல்லை → பரவாது.
Q3 / 20
★★★★☆
ஒலி எந்த ஊடகத்தில் வேகமாகப் பரவும்?
(1) வாயு / gas
மெதுவானது.
(2) திரவம் / liquid
நடுத்தரம்.
(3) திண்மம் / solid
சரி — இறுக்கமான பிணைப்பு.
(4) வெற்றிடம் / vacuum
பரவாது.
(5) எல்லாவற்றிலும் சமம் / equal in all
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): திண்மங்களில் துகள்கள் இறுக்கமாகப் பிணைந்திருப்பதால் ஒலி வேகமாகப் பரவும் (திண்மம் > திரவம் > வாயு).
Q4 / 20
★★★★☆
ஒலியின் சுருதி (pitch) எதைச் சார்ந்தது?
(1) வீச்சம் / amplitude
அது தீவிரம்.
(2) அதிர்வெண் / frequency
சரி — உயர் f → கூரிய சுருதி.
(4) அலைநீளம் மட்டும் / wavelength only
இல்லை.
(5) தீவிரம் / intensity
அது loudness.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): சுருதி = அதிர்வெண்ணைச் சார்ந்தது (உயர் f → கூரிய சுருதி). தீவிரம்/சத்தம் = வீச்சத்தைச் சார்ந்தது.
Q5 / 20
★★★★☆
ஒலியின் தீவிரம் (intensity) தூரத்துடன் எவ்வாறு மாறுகிறது?
(3) I ∝ 1/r²
சரி — I ∝ 1/r².
(5) மாறாது / unchanged
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): புள்ளி மூலத்திலிருந்து தீவிரம் I ∝ 1/r² (வலு கோளப் பரப்பில் பரவுகிறது). தூரம் இரட்டிப்பானால் தீவிரம் கால் பங்கு.
Q6 / 20
★★★★☆
ஒரு ஒலி மூலத்திலிருந்து தூரம் இரட்டிப்பானால் தீவிரம்?
(1) பாதி / half
r² கவனம்.
(2) கால் பங்கு / a quarter
சரி — I ∝ 1/r²; (1/2)²=1/4.
(3) இரட்டிப்பு / double
இல்லை.
(4) நான்கு மடங்கு / four times
இல்லை.
(5) மாறாது / unchanged
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): I ∝ 1/r². r→2r எனில் I → I/4.
Q7 / 20
★★★★★
அதிர்வுறுதல் (resonance) என்பது?
(1) ஒலி பிரதிபலிக்கும் / sound reflects
அது எதிரொலி.
(2) இயல்பான அதிர்வெண்ணில் கட்டாய அலைவு → பெரிய வீச்சம் / forced vibration at the natural frequency → large amplitude
சரி.
(3) ஒலி அழியும் / sound dies out
இல்லை.
(4) அதிர்வெண் மாறும் / frequency changes
இல்லை.
(5) வேகம் கூடும் / speed increases
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): அதிர்வுறுதல்: இயல்பான அதிர்வெண்ணுக்குச் சமமான அதிர்வெண்ணில் கட்டாய அலைவு கொடுத்தால் வீச்சம் பெருமளவு கூடும் (ஊஞ்சலைத் தாளத்தில் தள்ளுதல்).
Q8 / 20
★★★★★
அதிர்வுறுதல் குழாயில் இரு அடுத்த அதிர்வுறுதல் நீளங்கள் L₁, L₂ எனில் அலைநீளம்?
(2) 2(L₂ − L₁)
சரி — λ = 2(L₂−L₁).
(5) L₁ + L₂
கூட்டல் அல்ல.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): அடுத்த அதிர்வுறுதல்கள் λ/2 இடைவெளியில் → λ = 2(L₂ − L₁). இது முனைத் திருத்தத்தை (end correction) நீக்குகிறது.
Q9 / 20
★★★★☆
அதிர்வுறுதல் குழாயில் முதல் அதிர்வுறுதல் L₁ = 0.16 m, இரண்டாம் L₂ = 0.49 m, f = 512 Hz. ஒலியின் வேகம்?
(1) 338 m s⁻¹
சரி — λ=2(0.33)=0.66; v=fλ=338.
(3) 676 m s⁻¹
λ இரட்டிப்பு.
(4) 340 m s⁻¹
அண்மை மதிப்பு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): λ = 2(L₂−L₁) = 2(0.49−0.16) = 0.66 m. v = fλ = 512×0.66 ≈ 338 m s⁻¹.
Q10 / 20
★★★★☆
முனைத் திருத்தம் (end correction) தேவைப்படுவது ஏன்?
(1) குழாய் நீளமானது / the tube is long
இல்லை.
(2) புடைப்பு குழாய் முனைக்குச் சற்று வெளியே அமைகிறது / the antinode forms slightly beyond the open end
சரி.
(3) ஒலி மெதுவாகச் செல்கிறது / sound is slow
இல்லை.
(4) நீர் சூடாகிறது / water is hot
இல்லை.
(5) அதிர்வெண் மாறுகிறது / frequency changes
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): திறந்த முனையில் புடைப்பு குழாய் விளிம்புக்குச் சற்று வெளியே அமைகிறது; எனவே உண்மை நீளம் = அளந்த நீளம் + முனைத் திருத்தம் (e). இரு அதிர்வுறுதல்களின் வேறுபாடு e-ஐ நீக்கும்.
Q11 / 20
★★★☆☆
ஒலியின் சத்தம் (loudness) எதைச் சார்ந்தது?
(1) அதிர்வெண் / frequency
அது சுருதி.
(2) வீச்சம்/தீவிரம் / amplitude/intensity
சரி.
(4) அலைநீளம் / wavelength
இல்லை.
(5) காலம் / period
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): சத்தம் = வீச்சம்/தீவிரத்தைச் சார்ந்தது; சுருதி = அதிர்வெண்ணைச் சார்ந்தது.
Q12 / 20
★★★☆☆
மனிதக் கேள்வி வீச்சு (audible range)?
(2) 20 Hz – 20 kHz
சரி — 20 Hz – 20 kHz.
(3) 20 kHz – 200 kHz
மீயொலி.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): மனிதர் ~20 Hz – 20 kHz கேட்கலாம். கீழே அகச்சத்தம் (infrasound), மேலே மீயொலி (ultrasound).
Q13 / 20
★★★☆☆
எதிரொலி (echo) ஏற்படுவது?
(1) ஒலியின் ஒளிவிலகல் / refraction
இல்லை.
(2) ஒலி ஒரு மேற்பரப்பில் பிரதிபலித்தல் / reflection of sound from a surface
சரி.
(3) இடையீடு / interference
இல்லை.
(4) அதிர்வுறுதல் / resonance
இல்லை.
(5) டாப்ளர் / Doppler
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): எதிரொலி = ஒலி தொலைவில் உள்ள மேற்பரப்பில் பிரதிபலித்துத் திரும்பக் கேட்பது (SONAR அடிப்படை).
Q14 / 20
★★★★☆
ஒரு நபர் மலையை நோக்கி கூவி 2 s-இல் எதிரொலி கேட்கிறார் (v=340). மலையின் தூரம்?
(1) 680 m
அது மொத்தப் பாதை.
(2) 340 m
சரி — 2d=v·t → d=340×2/2=340.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): ஒலி போய்த் திரும்புகிறது: 2d = v·t = 340×2 = 680 → d = 340 m.
Q15 / 20
★★★☆☆
ஒலியின் வேகம் வளி மண்டலத்தில் வெப்பநிலை உயர்ந்தால்?
(1) குறையும் / decreases
இல்லை.
(2) அதிகரிக்கும் / increases
சரி — v ∝ √T.
(3) மாறாது / unchanged
இல்லை.
(4) பூஜ்ஜியமாகும் / becomes zero
இல்லை.
(5) இரட்டிப்பாகும் / doubles
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): காற்றில் ஒலி வேகம் v ∝ √T (கெல்வின்); வெப்பநிலை உயர்ந்தால் வேகம் கூடும்.
Q16 / 20
★★★☆☆
மீயொலியின் (ultrasound) ஒரு பயன்பாடு?
(1) வானொலி ஒளிபரப்பு / radio broadcast
அது வானொலி அலை.
(2) மருத்துவ ஸ்கேன்/SONAR / medical scanning / SONAR
சரி.
(3) மின்சார உற்பத்தி / electricity generation
இல்லை.
(4) ஒளி உமிழ்வு / light emission
இல்லை.
(5) வெப்பமாக்கல் மட்டும் / heating only
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): மீயொலி (>20 kHz): கரு/உறுப்பு ஸ்கேன், SONAR (கடல் ஆழம்/மீன் தேடல்), சுத்தம் செய்தல், விரிசல் கண்டறிதல்.
Q17 / 20
★★★★☆
ஒரு திறந்த குழாயின் (open pipe) அடிப்படை அதிர்வெண் 200 Hz எனில் மூடிய அதே நீளக் குழாயின் அடிப்படை?
(1) 400 Hz
இரட்டிப்பு அல்ல.
(2) 100 Hz
சரி — மூடிய = திறந்தின் பாதி.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): திறந்த: f = v/2L; மூடிய: f = v/4L = பாதி. எனவே 200/2 = 100 Hz.
Q18 / 20
★★★☆☆
ஒலித் தரம்/இசைத்தன்மை (quality / timbre) வேறுபடுவது?
(1) அதிர்வெண் மட்டும் / frequency only
அது சுருதி.
(2) மேல்-ஒத்திசைவுகளின் (harmonics) கலவை / the mix of harmonics (overtones)
சரி.
(3) வீச்சம் மட்டும் / amplitude only
அது சத்தம்.
(5) தூரம் / distance
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): ஒரே சுருதியில் வேறுவேறு கருவிகள் வேறுபடுவது அவற்றின் மேல்-ஒத்திசைவுகளின் (harmonics) வேறுபட்ட கலவையால் — இதுவே இசைத்தன்மை (timbre).
Q19 / 20
★★★☆☆
தண்டவாளத்தில் காதை வைத்தால் ரயில் வருவது முன்னதாகக் கேட்பது ஏன்?
(1) இரும்பில் ஒலி வேகமாகச் செல்கிறது / sound is faster in the steel rail
சரி — திண்மத்தில் வேகம் அதிகம்.
(2) காற்றில் ஒலி வேகமானது / sound is faster in air
தவறு.
(3) இரும்பு சத்தமானது / steel is loud
இல்லை.
(4) ஈர்ப்பு / gravity
இல்லை.
(5) டாப்ளர் / Doppler
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): திண்மமான இரும்பில் ஒலி காற்றை விட மிக வேகமாகச் செல்கிறது; எனவே தண்டவாள ஒலி காற்று ஒலிக்கு முன் காதை அடைகிறது.
Q20 / 20
★★★★☆
மூடிய குழாயில் முதல் அதிர்வுறுதல் 0.17 m-இல் (f=500 Hz). முனைத் திருத்தத்தைப் புறக்கணித்தால் ஒலி வேகம்?
(2) 340 m s⁻¹
சரி — L=λ/4 → λ=0.68; v=fλ=340.
(4) 680 m s⁻¹
λ இரட்டிப்பு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): முதல் அதிர்வுறுதல்: L = λ/4 → λ = 4×0.17 = 0.68 m. v = fλ = 500×0.68 = 340 m s⁻¹.
📝 கட்டமைக்கப்பட்ட வினாக்கள் — 3
கட்டமைப்பு வினா 1
8 புள்ளி
ஓர் அதிர்வுறுதல் குழாய்ச் சோதனையில் 480 Hz தும்பியுடன் முதல் அதிர்வுறுதல் 0.17 m-இலும் இரண்டாம் அதிர்வுறுதல் 0.52 m-இலும் கிடைக்கிறது.
(a) அலைநீளத்தைக் கணக்கிடுக.
விடை
λ = 2(L₂ − L₁) = 2(0.52 − 0.17) = 2×0.35 = 0.70 m
(b) ஒலியின் வேகத்தைக் கணக்கிடுக.
விடை
v = fλ = 480 × 0.70 = 336 m s⁻¹
(c) முனைத் திருத்தத்தை (end correction, e) கணக்கிடுக.
விடை
முதல் அதிர்வுறுதல்: L₁ + e = λ/4 = 0.175
e = 0.175 − 0.17 = 0.005 m (0.5 cm)
கட்டமைப்பு வினா 2
6 புள்ளி
ஒலித் தீவிரமும் தூரமும்.
(a) ஒரு புள்ளி மூலத்திலிருந்து 2 m-இல் தீவிரம் 0.08 W m⁻². 4 m-இல் தீவிரம்?
விடை
I ∝ 1/r²; r 2→4 (இரட்டிப்பு) → I → 1/4.
I = 0.08/4 = 0.02 W m⁻²
(b) எத்தனை தூரத்தில் தீவிரம் 0.005 W m⁻² ஆகும்?
விடை
I₁r₁² = I₂r₂² → 0.08×2² = 0.005×r₂²
r₂² = 0.32/0.005 = 64 → r₂ = 8 m
கட்டமைப்பு வினா 3
5 புள்ளி
ஒலியின் பண்புகள்.
(a) சுருதி (pitch), சத்தம் (loudness), இசைத்தன்மை (timbre) ஒவ்வொன்றும் எதைச் சார்ந்தது எனக் கூறுக.
விடை
சுருதி — அதிர்வெண். சத்தம் — வீச்சம்/தீவிரம். இசைத்தன்மை — மேல்-ஒத்திசைவுகளின் (harmonics) கலவை.
(b) ஒலி திண்மம், திரவம், வாயு — எதில் வேகமானது, ஏன்?
விடை
திண்மத்தில் வேகமானது; துகள்கள் இறுக்கமாகப் பிணைந்து இடையூறை விரைவாகக் கடத்துகின்றன (திண்மம் > திரவம் > வாயு).
✍️ கட்டுரை வினாக்கள் — 4
கட்டுரை வினா 1
10 புள்ளி
(a) ஒலி ஒரு நெட்டலை என்பதை விளக்கி, அது வெற்றிடத்தில் ஏன் பரவாது எனக் கூறுக. (b) சுருதி, சத்தம், இசைத்தன்மை ஆகியவற்றை வேறுபடுத்துக. (c) ஒலி 5 s-இல் ஒரு கடல் அடியைச் சென்று திரும்புகிறது (கடல் நீரில் v=1500). கடலின் ஆழம்?
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) ஒலியில் காற்றுத் துகள்கள் அலைச் செலவுக்கு இணையாக அலைந்து அடர்வு/அரிவுகளை உருவாக்குகின்றன → நெட்டலை. பரவ துகள்கள் தேவை; வெற்றிடத்தில் துகள்கள் இல்லாததால் அடர்வு/அரிவு உருவாகா → பரவாது.
(b) சுருதி = அதிர்வெண் (உயர் f → கூரியது).
சத்தம் = வீச்சம்/தீவிரம்.
இசைத்தன்மை = மேல்-ஒத்திசைவுகளின் கலவை (ஒரே சுருதியில் கருவிகளை வேறுபடுத்தும்).
(c) SONAR: 2d = v·t = 1500×5 = 7500 →
d = 7500/2 = 3750 m
கட்டுரை வினா 2
10 புள்ளி
(a) அதிர்வுறுதல் (resonance) என்றால் என்ன எனக் கூறுக. (b) அதிர்வுறுதல் குழாய் மூலம் ஒலியின் வேகத்தை எவ்வாறு கணிப்பாய் எனச் சோதனை முறையையும் λ = 2(L₂−L₁) என்பதையும் விளக்குக. (c) L₁=0.18 m, L₂=0.55 m, f=450 Hz எனில் வேகம்.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) அதிர்வுறுதல் = ஒரு தொகுதிக்கு அதன் இயல்பான அதிர்வெண்ணுக்குச் சமமான அதிர்வெண்ணில் கட்டாய அலைவு கொடுக்கப்படும்போது வீச்சம் பெருமளவு கூடும் நிகழ்வு.
(b) நீர் மட்டத்தை மாற்றி, தும்பியின் ஒலி உரக்கக் கேட்கும் (அதிர்வுறுதல்) நீளங்கள் L₁, L₂-ஐக் காண்க. அடுத்த அதிர்வுறுதல்கள் λ/2 இடைவெளியில் இருப்பதால் λ = 2(L₂−L₁); இது முனைத் திருத்தத்தை (e) நீக்குகிறது. பின் v = fλ.
(c) λ = 2(0.55−0.18) = 2×0.37 = 0.74 m
v = fλ = 450×0.74 = 333 m s⁻¹
கட்டுரை வினா 3
10 புள்ளி
(a) ஒலித் தீவிரம் I ∝ 1/r² என்பதை விளக்குக. (b) ஒரு புள்ளி மூலத்திலிருந்து 1 m-இல் தீவிரம் 0.36 W m⁻². 3 m-இல் தீவிரம்? (c) எத்தனை தூரத்தில் தீவிரம் 0.04 W m⁻² ஆகும்?
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) புள்ளி மூலத்தின் வலு r ஆரை கோளப் பரப்பில் (4πr²) சமமாகப் பரவுகிறது; தீவிரம் = வலு/பரப்பு = P/4πr² ∝ 1/r².
(b) I ∝ 1/r²; r 1→3 → I → 1/9. I = 0.36/9 = 0.04 W m⁻²
(c) I₁r₁² = I₂r₂² → 0.36×1² = 0.04×r₂² → r₂² = 9 → r₂ = 3 m
(b)-இன் விடையுடன் ஒத்துப்போகிறது.
கட்டுரை வினா 4
10 புள்ளி
(a) நாண், மூடிய குழாய், திறந்த குழாய் ஆகியவற்றின் அடிப்படை அதிர்வெண் சூத்திரங்களை ஒப்பிடுக. (b) ஒரே நீளத்துக்கு மூடிய குழாயின் அடிப்படை அதிர்வெண் திறந்த குழாயின் பாதி என்பதைக் காட்டுக. (c) 0.5 m திறந்த குழாயின் அடிப்படை & முதல் மேல்-ஒத்திசைவைக் கணக்கிடுக (v=340).
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) நாண் (இரு முனை நிலையம்): f₁ = v/2L, அனைத்து ஒத்திசைவுகள். திறந்த குழாய் (இரு புடைப்பு): f₁ = v/2L, அனைத்து. மூடிய குழாய் (முனை+புடைப்பு): f₁ = v/4L, ஒற்றை மட்டும்.
(b) திறந்த f₁ = v/2L; மூடிய f₁ = v/4L = ½(v/2L) → மூடிய = திறந்தின்
பாதி.
(c) திறந்த:
f₁ = v/2L = 340/1.0 = 340 Hz
முதல் மேல்-ஒத்திசைவு = 2வது ஒத்திசைவு = 2f₁ = 680 Hz