खालीलपैकी कोणता पर्याय हवेतील ध्वनीच्या वेगाच्या सर्वात जवळ आहे?

पर्याय (Options):

340 मीटर/सेकंद

अचूक उत्तर (Official Answer)

12000 मीटर/सेकंद

3 x 10^(8) मीटर/सेकंद

3400 मीटर/सेकंद

सविस्तर स्पष्टीकरण (Detailed Explanation): अचूक उत्तर: पर्याय (1)

योग्य उत्तर 340 मीटर/सेकंद आहे. स्पष्टीकरण आणि महत्त्वाचे मुद्दे: • हवेतील ध्वनीचा वेग अंदाजे 343 मीटर प्रति सेकंद (मीटर/सेकंद) असतो जेव्हा तापमान 20 अंश सेल्सिअस (68 अंश फॅरेनहाइट)) असते. • ध्वनी ही एक अनुतरंग यांत्रिक लहर आहे जी कणांच्या कंपनामुळे माध्यमातून प्रसारित होते. कोरड्या हवेत 0 अंश सेल्सिअस तापमानावर, वेग 331 मीटर/सेकंद असतो. • पर्याय A (340 मीटर/सेकंद) हे सामान्य वातावरणीय परिस्थितीत हवेतील ध्वनीच्या प्रमाणित वेगाच्या सर्वात जवळचे मूल्य आहे. म्हणून, हे विधान योग्य आहे. • पर्याय B (12000 मीटर/सेकंद) हा हवेतील ध्वनीच्या वेगापेक्षा खूप जास्त आहे; असे उच्च वेग केवळ अत्यंत कठीण पदार्थांमध्येच दिसून येतात, जसे की हिरा, जिथे ध्वनी अंदाजे 12,000 मीटर/सेकंद वेगाने प्रवास करतो. म्हणून, हे विधान अयोग्य आहे. • पर्याय C (3 x 10^8 मीटर/सेकंद) निर्वात पोकळीतील प्रकाशाचा वेग दर्शवतो (अंदाजे 299,792,458 मीटर/सेकंद), जो ध्वनीपेक्षा सुमारे दहा लाख पट वेगवान आहे. म्हणून, हे विधान अयोग्य आहे. • पर्याय D (3400 मीटर/सेकंद) मध्ये रूपांतरित होते 3,400,000 मीटर/सेकंद, जे कोणत्याही सामान्य पार्थिव माध्यमात ध्वनीच्या प्रसारासाठी अवास्तव मूल्य आहे. म्हणून, हे विधान अयोग्य आहे. पूरक माहिती: • वेगावर परिणाम करणारे घटक: हवेतील ध्वनीचा वेग प्रामुख्याने तापमानावर अवलंबून असतो. प्रत्येक 1 अंश सेल्सिअस तापमान वाढल्यास, ध्वनीचा वेग अंदाजे 0.6 मीटर/सेकंद वाढतो. • माध्यमाची घनता: ध्वनी सर्वात वेगाने स्थायूंमध्ये, द्रवांमध्ये हळू आणि वायूमध्ये सर्वात हळू प्रवास करतो. उदाहरणार्थ, पोलादमध्ये ध्वनीचा वेग अंदाजे 5,960 मीटर/सेकंद आणि पाण्यात अंदाजे 1,480 मीटर/सेकंद असतो. • आर्द्रता: वाढलेली आर्द्रता (हवेतील पाण्याची वाफ) ध्वनीचा वेग किंचित वाढवते कारण पाण्याचे रेणू नायट्रोजन आणि ऑक्सिजनच्या रेणूंपेक्षा कमी घन असतात, ज्यामुळे हवा हलकी होते आणि ध्वनीला त्यातून जाणे सोपे होते. • दाब: स्थिर तापमानावर, वातावरणातील दाबातील बदलांमुळे ध्वनीच्या वेगावर परिणाम होत नाही कारण घनता प्रमाणात बदलते, ज्यामुळे परिणाम रद्द होतो. • मॅक क्रमांक: एखाद्या वस्तूच्या वेगाचे सभोवतालच्या माध्यमातील ध्वनीच्या वेगाशी असलेले गुणोत्तर याला मॅक क्रमांक म्हणतात. मॅक 1 ध्वनीच्या वेगाने प्रवास करणे दर्शवतो. महत्त्वाची टीप: • न्यूटन-लॅपलेस सूत्र: सर आयझॅक न्यूटन यांनी मूळतः समतापमान परिस्थितीत ध्वनीचा वेग मोजला, परंतु पियरे-सायमन लॅपलेस यांनी 1816 मध्ये रुद्धोष्म संकुचन आणि प्रसरणाचा विचार करून ते दुरुस्त केले. • वारंवारता आणि तरंगलांबी: वेग (v) हा वारंवारता (f) आणि तरंगलांबी (λ) शी v = f × λ या सूत्राने संबंधित आहे. तथापि, वेग हा स्वतः माध्यमाचा गुणधर्म आहे, ध्वनी स्रोताचा नाही. • ऐकण्यायोग्य श्रेणी: मानव ध्वनीची वारंवारता 20 Hz आणि 20,000 Hz दरम्यान ऐकू शकतात. यापेक्षा कमी वारंवारता अवश्राव्य आणि यापेक्षा जास्त अतिश्राव्य असते. • वीज आणि गडगडाट: वादळादरम्यान, आपण गडगडाट ऐकण्यापूर्वी वीज पाहतो कारण प्रकाश 3,00,000 किमी/सेकंद वेगाने प्रवास करतो, तर ध्वनी फक्त 0.34 किमी/सेकंद वेगाने प्रवास करतो.

The correct answer is 340 m/s. Explanation & Key Takeaways: • The speed of sound in air is approximately 343 meters per second (m/s) when the temperature is 20 degrees Celsius (68 degrees Fahrenheit). • Sound is a longitudinal mechanical wave that propagates through a medium by the vibration of particles. In dry air at 0 degrees Celsius, the speed is 331 m/s. • Option A (340 m/s) is the closest value to the standard speed of sound in air at normal atmospheric conditions. Hence, this statement is correct. • Option B (12000 m/s) is far beyond the speed of sound in air; such high speeds are only observed in extremely stiff materials like diamond, where sound travels at approximately 12,000 m/s. Hence, this statement is incorrect. • Option C (3 x 10^8 m/s) represents the speed of light in a vacuum (approximately 299,792,458 m/s), which is about a million times faster than sound. Hence, this statement is incorrect. • Option D (3400 km/s) converts to 3,400,000 m/s, which is an unrealistic value for sound propagation in any common earthly medium. Hence, this statement is incorrect. Related Concepts: • Factors Affecting Speed: The speed of sound in air depends primarily on the temperature. For every 1 degree Celsius increase in temperature, the speed of sound increases by about 0.6 m/s. • Medium Density: Sound travels fastest in solids, slower in liquids, and slowest in gases. For example, the speed of sound in steel is about 5,960 m/s and in water is about 1,480 m/s. • Humidity: Increased humidity (water vapor in the air) slightly increases the speed of sound because water molecules are less dense than nitrogen and oxygen molecules, making the air lighter and easier for sound to move through. • Pressure: At a constant temperature, changes in atmospheric pressure do not affect the speed of sound because the density changes proportionally, cancelling out the effect. • Mach Number: The ratio of the speed of an object to the speed of sound in the surrounding medium is called the Mach Number. Mach 1 represents traveling at the speed of sound. Important Notes: • Newton-Laplace Formula: Sir Isaac Newton originally calculated the speed of sound assuming isothermal conditions, but Pierre-Simon Laplace corrected it in 1816 by accounting for adiabatic compression and expansion. • Frequency and Wavelength: The speed (v) is related to frequency (f) and wavelength (λ) by the formula v = f × λ. However, the speed itself is a property of the medium, not the sound source. • Audible Range: Humans can hear sound frequencies between 20 Hz and 20,000 Hz. Frequencies below this are infrasonic and above are ultrasonic. • Thunder and Lightning: During a storm, we see lightning before we hear thunder because light travels at 3,00,000 km/s, while sound travels at only 0.34 km/s.

खालीलपैकी कोणता पर्याय हवेतील ध्वनीच्या वेगाच्या सर्वात जवळ आहे?

Which of the following options is closest to the speed of sound in air?

MPSC सराव चाचणी

संबंधित महत्त्वाचे सराव प्रश्न (Related Practice Questions):