आवाज कुणाचा ? ( Of Substances, Sounds and Basics of Acoustics )

“राजाधिराज महाराज सिंहासनाधिश्वर चक्रवर्ती सम्राट विक्रम महाराजांचा विजय असो” राजा विक्रमाच्या कानांना या घोषणेची तशी सवयच झाली होती. त्याच प्रमाणे तुतार्यांच्या रणभेदी आवाजांची, ढोल-नगारे-ताशे यांच्या जोशदार आवाजाची, त्याचप्रमाणे सकाळी उठल्या उठल्या ऐकू येणाऱ्या चिमणा , चिमणी, मोर, राघू, मैना यांच्या मंजुळ साद प्रतिसादाची.. रानातल्या सळसळीची, धोधो पावसाच्या – गारांच्या सरींची, उंच उंच डोंगरदर्यांत वाहणाऱ्या सोसाट्याच्या वाऱ्याच्या रोरवणाऱ्या वाऱ्याची, शंकराच्या पिंडीवर पडणाऱ्या अभषेकाच्या पाण्यापासून ते महाकाय धबधब्यांच्या आवाजाची, उसळणाऱ्या अथांग समुद्रात थैमान घालणाऱ्या वाऱ्यामुळे जोरदार उसळी घेणाऱ्या समुद्राच्या खाऱ्या [पाण्याची.. तलवारीला तलवार लागून येणाऱ्या टणटणापासून ते सोनेरी रुपेरी अलंकारांच्या किणकिणाटाची.. सवयीचे आवाज.. पण प्रत्येक किती वेगळा.. किती ओळखीचा.. विक्रमाच्या मनात हा विचार येतो ना येतो तेवढ्यात स्स.. स्स करत फणकाढून एक`सर्पराज सामोरा आला आणि डोळ्याचं पात लवतं ना लवतं तोच विक्रमाच्या सराईत हातांनी त्याची एका वारात खांडोळीही करून टाकली..

“काय रे विक्रमा आज आवाजकी दुनिया मे ही खो गयेहो क्या? काय चाललंय आज तुझ्या मनात? आज काय संगीताच्या मैफलीतून आलायस की काय? पण काय रे आज सांगच जरा या आवाजाबद्दल.. ”

“वेताळा, आवाज हा म्हणजे दोन वस्तूंच्या धडकेचा कानांना कळणारा धडधडीत पुरावा.. प्रूफ.. एक सॉलिड, लिक्विड, गॅस दुसऱ्या सॉलिड,लिक्विड किंवा गॅस ला धडकला.. म्हणजेच न्यूटनच्या भाषेत बळ लावले (external force)..  ”

“अरे विक्रमा, हे बाह्य बळ लावलेअसं म्हणणं म्हणजे फारच मऊ, मवाळ भाषा वाटते रे तुमच्या फिजिक्स ची. म्हणजे अगाऊ पणा केल्यावर रट्टा दिला आईने मुलाला तर तेही बाह्यबळ लावले असं म्हणणार तुम्ही. त्या रट्ट्याचाही चंगलाच आवाज येतो. लहान मुले अप्पारप्पी खेळतात. त्यात एकमेकाला बॉल ने मारतात. ते पण बाह्यबळ लावणंच झालं ना? ”

“होरे वेताळा अगदी बरोबरच बोलतोयस तू. फुटबॉलची मॅच चालू आहे. गोलकिपर ने बॉल ठेवला आणि जोरात पळत येऊन बॉल ला जोरात किक मारली. हे पण बाह्यबल लावणेच. application of external force. पायाने बॉल वर फोर्स लावला. बॉल थोडा चेपला. शिवाय हलका असल्याने जोरात उडाला. बॉल रबराचा होता. आत हवा होती म्हणून उडाला. लोखंडाचा असता तर पायाला लागलं असतं. किंवा किचन मध्ये म्हणजे स्वयंपाक घरातल्या भाड्यांचंही उदाहरण घेऊ. भरपूर भांडी ठेवलेली टोपली आहे. ती उचलून घेऊन जाता जाता त्यातले एखादे जरी भांडे पडले आणि घरंगळत गेले तर किती आवाज येतो! रात्री बेरात्री नळात चुकून पाणी आल आणि खाली असलेल्या प्लास्टिक च्या बादलीत ते पडू लागले. आधी थोडी बारीक धार पडू लागली. रात्रीच्या शांततेत ती बारीक धार रिकाम्या प्लास्टिक च्या बादलीत पडताना मोठा आवाज येतो. जसजसे पाणी भरत जाते तसतसा आवाज कमी कमी होत जातो. इथे प्लॅटिक आणि पाण्याची धडक झाली तर प्लास्टिक मोठा आवाज करते. नळातील पाणी बदलीतल्या पाण्याशी धडकू लागले तर तितका मोठा आवाज येत नाही. समजा नळात पाणी आलेच नाही. नुसतीच हवा येतेय. तर ती हवा जेव्हा नळातून बाहेर पडते तेव्हा मोठा शिट्टी सारखा आवाज येतो. इथे हवा आणि नळाचं मेटल यांची धडका धडकी चालू असते.”

“ते ठीक आहे विक्रमा, तुम्ही माणसे जसे एकमेकात भांडत राहता तसे हि सारी सॉलिड, लिक्विड्स आणि गॅसेस सतत एकमेकात हाणामाऱ्या करत राहतात. फिजिक्सच्या भाषेत external force किंवा बाहेरचे बळ लावत राहतात. पण मग सर्वांचे आवाज इतके वेगळे का येतात? याचं कारण काय? ”

“वेताळा त्याचं असं आहे की दोन वस्तू जेव्हा एकमेकाला धडकतात आणि त्यांचा आपल्या कानांना कळणारा परिणाम आपल्याला कळतो तेव्हा त्यालाच आपण ‘आवाज ऐकला ‘ असे म्हणतो. यातही तो आवाज कशाचा आहे हे आपल्याला कळेलच असं नाही. एखादं नवीन वाद्य आपण ऐकतोय आणि ते कोणतं वाद्य आहे आपल्याला माहित नाही. तरीही आपल्याला कानांना त्याची जाणीव होतेच. ते वाद्य कोणतं हे कळलं कि आपला मेंदू ते साठवतो आणि पुन्हा तसाच आवाज ऐकला की मेंदू सांगतो की अरे हा अमक्या अमक्या वाद्याचा आवाज. त्याला आपण आवाज ‘कळला ‘ असे म्हणतो.. ”

“अरे मला तेच विचारायचंय की आवाज कळला असं म्हणायचं तर त्या आवाजाचं काय काय कळावं लागतं?”

“आवाज किंवा sound हि लाट आहे wave आहे असं लक्षात घेतलं पाहिजे. लाटेत एक उंचवटा (hill/crest) आणि एक खड्डा (valley/trough) असतो. एक खड्डा आणि एक उंचवटा येऊन गेला की पहिलं पाऊल पडलं. पुन्हा एक खड्डा आणि उंचवटा येऊन गेला की दुसरं पाऊल पडलं. हे लक्षात घेतलं तर आपल्याला कळतं की आवाज अशी एकेक पावलं टाकत जात असतो. आवाज कळणं म्हणजे आपल्याला त्या लाटेचे एक पाऊल केवढे आहे (wavelength) म्हणजे किती अंतर गेल्यावर त्या लहरी मधला पाहिला  डोंगर आणि दरी पार होते हे कळतं. समुद्रातले महाकाय व्हेल मासे हजारो किलोमीटर दूर असलेल्या दोस्ताला शिट्टी मारून संदेश पाठवतात. या आवाजाचे पाऊलही व्हेलच्या आकारासारखेच महाकाय असते. ४४ मीटर गेल्यावर या आवाजाचा उंचवटा संपतो आणि पुढचे ४४ मीटर खड्डा असतो. मध्ये व्हेल आला तर त्याला कळेल. बाकी कोणालाही ते काय बोलतायत ते कळणार नाही. आता ही लाट म्हणजेच लाटेचं एक पाऊल किंवा लाटेतला एक उंचवटा आणि एक खड्डा संपायला लागलेला काळ म्हणजे लाटेचा काळ ( time  period). या काळाला दुसऱ्या पदधतीने पाहिलं म्हणजे एका सेकंदाला किती पावलं पडतात हे मोजलं तर झाली लाटेची फिरत , वारंवारता किंवा frequency. म्हणजे एका सेकंदाला लाटेची किती पावलं पडतात ती संख्या.”
soundWaves

(Source: Pinterest Images)

“मग विक्रमा लाटेच्या पावलांचा आकार आणि वारंवारता यात काही संबंध असावा असं वाटतंय..  ”

“हो अर्थातच.. जेवढे पाऊल मोठं(longer wavelength).. तेवढं ते पाऊल पूर्ण व्हायला लागणारा काळ जास्त (longer period) जास्त आणि त्यामुळे एका सेकंदाला पडणारी पावलं कमी (shorter frequency).. याउलटं पाऊल लहान (shorter wavelength) असेल तर लाटेचं एक पाऊल पडायला लागणारा वेळ कमी (shorter period) आणि म्हणूनच एका सेकंदाला पडणारी पावलं जास्त (higher frequency).. ”

“विक्रमा आवाजाची लहरींची लांबी(wavelength), काळ (time period), वारंवारता किंवा फिरत ( frequency) याबद्दल सांगितलंस.. पण आवाज ऐकू यायला एवढंच कळणं पुरेसं आहे? ”

“वेताळा या बरोबरच दोन अजून महत्वाच्या गोष्टी आहेत.. आवाजाची पट्टी(amplitude) आणि आवाजाचा वेग(speed)..आवाज ज्या माध्यमातून किंवा medium मधून जातो त्यावर हे अवलंबून आहे..समजा मंदिरात गेल्यावर तुम्ही घंटा वाजवली.. घंटेचा आवाज झाला.. आजूबाजूच्या हवेत तो पसरला.. तर इथे हवा हे माध्यम किंवा medium झाले.. आवाज जात असताना या हवेला ढकलत ढकलत पुढे जातो.. ”

“अरे विक्रमा काही उपमा दे जरा.. ”

“हो.. समजा एक लोकप्रिय नेता किंवा हिरो स्टेजवरून उतरला आणि गाडीकडे चालला.. मध्ये त्याचे फॅन्स हजारो लाखोंच्या संख्येने उभे आहेत.. जसजसा तो हिरो गाडीकडे जाईल.. तसतसे फॅन्स ना चेव चढेल.. ज्या ठिकाणी हिरो आहे तिकडे खूप फॅन्स गर्दी करतील.. हिरो पुढे गेला की आधीज्या ठिकाणी गर्दी होती तिथे माणसे कमी होतील.. आधी जिथे माणसे कमी होती तिथे आता गर्दी होईल या हिरो मुळे.. आवाजही तसाच जातो.. जाणारा आवाज माध्यमाला एकत्र आणतो(compression of medium).. आवाज पुढे गेला तसे माध्यमाचे कण पुन्हा विरळ होतात, लांब जातात(rarification).. आवाजाची पट्टी किंवा आयाम म्हणजे तो आवाज या हवेच्या कानांना किती लांबवर ढकलतो ती संख्या.. मोठा किंवा कर्कश्श आवाज (high amplitude) झाला तर हवेचे कण लांबवर ढकलले जातात (higher displacement).. लहान किंवा मऊ मृदू आवाज (low amplitude) असला तर हवेचे कण फार लांब ढकलले जात नाहीत (lesser displacement)..मोठ्या आवाजाने कानांच्या पडद्याला त्रास होतो, लहान आवाजाने तितका त्रास होत नाही..  ”

“आणि मग  विक्रमा, हा आवाज जेव्हा तुमच्या सॉलिड्स, लिक्विड्स आणि गॅसेस मधून जातो तेव्हा त्याचा वेग सारखाच असतो का ?”

“वेताळा आवाजाला जाण्यासाठी मिडीयम किंवा सॉलिड्स, लिक्विड्स किंवा गॅस यांची गरज असते. हे माध्यम जितकं घट्ट असेल.. यातले अणुरेणू जितके एकमेकांच्या जवळ जवळ असतील घट्ट असतील, त्यांचं structure जेवढं नियमित असेल शिस्तीत असेल तेवढं आवाजाला त्यातून जायला सोपं जातं. आवाजाचा जायचा वेग वाढतो. प्रत्येक मटेरियल वर आवाजाचा वेग बदलत जातो.  अतिशय शिस्तीची रचना असलेल्या हिऱ्यात आवाजाचा वेग सर्वात जास्त म्हणजे १२००० मी/सेकंद असतो.. ग्रॅनाईट मध्ये ६००० मी/सेकंद.. सोन्यात ३२४०मी /सेकंद.. पाण्यात १५००मी /सेकंद .. आणि हवेत ३३१ मी /सेकंद..पण निर्वात ठिकाणी म्हणजे vacuum मध्ये आवाज जाऊ शकत नाही.. ”

speedOfsound_1
(source: http://pages.iu.edu/~kforinas/S/6WaveSpeed.html)

“म्हणजे तुमचा काय तो आवाज आहे तो हवा, पाणी, दगड म्हणजे तुमच्या पृथ्वीपुरताच.. इथून बाहेर पडलं की तुमची बोलती बंद.. अपनी गली मे कुत्ता भी शेर होता है तसं.. पण काय रे विक्रमा तुम्ही लोक जी इलेक्ट्रिक उपकरणं वापरता त्यात जी वीज असते ती कशी जाते.. मगनेटीझम कसा निर्माण होतो.. तुमच्या फोन मध्ये म्हणे आवाजाची इलेक्ट्रिसिटी तयार होते ती कशी होते हे काही सांगतच नाहीस.. पुढल्या वेळी येशील तेव्हा जरा या विजेबद्दल सांग.. तुमच्या त्या इलेक्ट्रिसिटी बद्दल.. चल आता वेळ झाली निघायची.. साऱ्या जगाला लाईट पुरवणाऱ्या सूर्याच्या येण्याआधी मला पोहोचायला हवं वेताळलोकात.. आमचा आवाज तिकडेही चालतो म्हटलं .. हा हा हा ”

(क्रमश:)

मुखपृष्ठ
१२वी पर्यंतचं Physics
गोष्टींची पूर्ण यादी (Complete Story List)

Advertisements

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.