03.- දෝලන හා තරංග

3.05 – වායු කඳන් කම්පනය

වායුවක් තුළ අන්වායාම තරංග වේගය (ධ්වනි වේගය).

V=γPρ

γ-වායුවක ප්‍රධාන විශිෂ්ඨ තාප ධාරිතා අතර අනුපාතය

P – වායුවේ පීඩනය (Nm^-2)

ρ-වායුවේ ඝනත්වය (kgm^-3)

• γ රඳා පවතින්නේ වායු අණුවක ඇති පරමාණු ගණන මත වේ.
• මේ අනුව දෙනලද වායුවක නියත උෂ්ණත්වයේ දී P/ρ නියත වේ. මේ නිසා වායුවක් තුළ ධ්වනි ප්‍රවේගය උෂ්ණත්වය නියත නම්, වායුවේ පීඩනය, ඝනත්වය, වායු ස්කන්ධය, වායු පරිමාව, වැනි සාධක මත රඳා නොපවතී.

PV =nRT 

PV = (m/M)RT

P   =  (m/V)(RT/M)

P   =  ρ (RT/M)

P/ ρ = RT/M

මේ අනුව,

V=γRT/M 

එකම වායුවක

v∝T v∝1/M

වායු කදන්වල කම්පනය

• විවෘත නල –  දෙකෙලවරම විවෘත නල
• සංවෘත නල –  එක් කෙළවරක්වත් වැසූ නල

නලයක් විවෘත වූවත් සංවෘත වූවත් දෙකෙලවර ඇතිකරන කැලබීම දෙකලවරින්ම පරාවර්තනය වේ. මෙහිදී විවෘත කෙළවරය සම්පිණ්ඩනයක් විරලනයක් ලෙස පරාවර්තනය වන අතර, විරලණයක්, සම්පිණ්ඩනයක් ලෙස පරාවර්තනය වේ.

සංවෘත කෙළවරේ දී සම්පිණ්ඩනයක්, සම්පිණ්ඩනයක් ලෙස ද, විරලණයක්, විරලනයක් ලෙසද, පරාවර්තනය වේ.

මේ නිසා නලය තුල ස්ථාවර අන්වායාම තරංග ඇති වේ.

විවෘත කෙළවර – විස්ථාපන ප්‍රශ්පන්ද

සංස්වෘත කෙළවර –  විස්තාපන නිශ්පන්ද

එක් කෙළවරක් වැසුණු නලයක කම්පනය

• සංවෘත කෙළවර – විස්තාපන නිශ්පන්ද
• විවෘත කෙළවර –  විස්තාපන ප්‍රශ්පන්ද

මූලිකතානය – 1 ප්‍රසංවාදය

පළමු උපරිතානය – 3 ප්‍රසංවාදය

දෙවන උපරිතානය – 5 ප්‍රසංවාදය

මේ අනුව එක් කෙළවරක් වැසූ නළයකින් ලබාගත හැක්කේ f₀, 3f₀, 5f₀ ලෙස ඔත්තේ ප්‍රසන්වාද පමණි.

දෙකෙළවර ම විවෘත නළවල කම්පනය

මූලිකය – 1 ප්‍රසංවාදය

පළමු උපරිතානය – 2 ප්‍රසංවාදය

 දෙවැනි උපරිතානය – 3 ප්‍රසංවාදය

නළයක ආන්ත ශෝධනය

• නලයේ ආන්ත ශෝධනය රඳා පවතින්නේ විෂ්කම්භය මත පමණි. විෂ්කම්භය වැඩිවන විට ආන්ත ශෝධනය වැඩිවේ.
• නලයක් තුළින් ගමන් ගන්නා කැලඹීමක් විවෘත කෙළවර දී නිදහසේ ප්‍රසාරණය වීම නිසා විවෘත කෙලවරේ ඇතිවන ප්‍රශ්පන්ද හරියටම ගැට්ට අයිනේ ඇති නොවී ස්වල්පයක් ඉදිරියට විස්ථාපනය වේ. වායූ කදේ දිගට වඩා තරංගයේ දිග ස්වල්පයක් වැඩි වේ. එක් කෙලවරකින් දිග වැඩිවීම නලයක ආන්ත ශෝධනය වේ.

දෙකෙළවර ම විවෘත නලයක් මගින් වාතයේ ධ්වනි ප්‍රවේගය හා නළයක ආන්ත ශෝධනය සෙවීම

උපකරණ     –  එක් නළයකට හරියටම ඇතුල් කළ හැකි තවත් නලයක්, මීටර් රූලක්, සංඛ්‍යාත දන්නා සරසුල් කට්ටලයක්, ආධාරකයක්, රබර් කෝට්ට, විහිත චතුරස්‍රයක්

• එක් නලයක් තුළට අනිත් නළය ඇතුල් කොට ආධාරකය තිරස්ව කලම්ප කරගන්න. නලය අවම දිගට සකස් කරන්න. පළමුව වැඩිම සංඛ්‍යාතය ඇති සරසුල තෝරාගෙන සරසුල කම්පනය කර නලය ඉදිරියෙන් අල්ලාගන්න. නලේ දිග සෙමෙන් වැඩි කරන්න. නළය තුළින් වැඩිම හඬක් ලැබෙන අවස්ථාව හෙවත් අනුනාද අවස්ථාවේ වායු කන්දේ දිග (නලයේ දිග) මැන ගන්න.

• සංඛ්‍යාතය අවරෝහණ පිළිවෙලට සියලුම සරසුල් සඳහා අනුනාද දිග ලබාගන්න.

සංඛ්‍යාතය දන්නා එක් සරසුලක් පමණක් භාවිතා කර වාතයේ ධ්වනි ප්‍රවේගය සෙවීම

• අවශ්‍ය ද්‍රව්‍ය   -එක් කෙළවරක් වැසූ දිග වෙනස් කළ හැකි අනුනාද නලයක්, සංඛ්‍යාතය දන්නා සරසුලක්
• f දන්නා සරසුලකින් මුලිකතානයේ අනුනාද දිග l₁ වන හා පළමු උපරිතාන දිග l₂ සොයාගන්න. වාතේ ධ්වනි ප්‍රවේගය V හා ආන්ත ශෝධනය e වේ.

ඉදිරියේදී ප්‍රශ්න ඇතුලත් වන්නේ මෙතනටයි.