हामी हरेक दिन लेख्छौँ, पढ्छौँ, खेल्छौँ र कुद्छौँ। के खाना नखाई यी सबै काम गर्न सकिन्छ? धेरै बेरसम्म सकिँदैन। डिजेल वा पेट्रोल नहाली बस, ट्याक्टर वा हवाईजहाज चल्छ? चल्दैन। बिजुलीबिना मोबाइल, रेडियो वा टेलिभिजन चल्छ? यो पनि चल्दैन।
हामी खानाबाट ऊर्जा पाउँछौँ। बस र हवाईजहाजलाई चाहिने ऊर्जा डिजेल र पेट्रोलजस्ता इन्धनबाट आउँछ। मोबाइल, पङ्खा वा कम्प्युटरलाई चाहिने ऊर्जा विद्युत्बाट आउँछ। ऊर्जा भएपछि मात्र कार्य हुन्छ: कुनै वस्तु चल्छ, उचालिन्छ, धकेलिन्छ, तात्छ, बल्छ वा त्यसबाट आवाज निस्कन्छ।
कार्य गर्न सक्ने क्षमतालाई ऊर्जा भनिन्छ। यसलाई शक्ति पनि भनिन्छ। ऊर्जा नाप्ने एकाइ जुल (J) हो। जुल ऊर्जाको SI एकाइ हो।
यस एकाइमा चार कुरा पढिन्छ। ऊर्जाका रूप के के हुन् र एउटा रूपको ऊर्जा अर्को रूपमा कसरी बदलिन्छ (7.1)? केही वस्तु घाममा अरूभन्दा छिटो किन तात्छन् (7.2)? प्रकाश सिधा रेखामा कसरी जान्छ, छाया कसरी बन्छ र लेन्सबिनाको क्यामेरा कसरी काम गर्छ (7.3)? ध्वनि हाम्रो कानसम्म कसरी पुग्छ (7.4)?
7.1 ऊर्जाका रूपहरू
हाम्रो वरपर धेरै प्रकारका कार्य भइरहेका हुन्छन्: पङ्खा घुम्छ, चिम बल्छ, ढोल बज्छ, केटलीमा पानी उम्लिन्छ, चुम्बकमा आलपिन टाँसिन्छन्। यी हरेक कार्य गर्न फरक फरक रूपको ऊर्जा चाहिन्छ। ऊर्जाका मुख्य रूप यी हुन्:
- यान्त्रिक ऊर्जा (चलिरहेका वा उचालिएका वस्तुको ऊर्जा)
- ताप ऊर्जा
- प्रकाश ऊर्जा
- ध्वनि ऊर्जा
- विद्युत् ऊर्जा
- चुम्बकीय ऊर्जा
- रासायनिक ऊर्जा (खाना, इन्धन र ब्याट्रीमा सञ्चित हुन्छ)
- पारमाणविक शक्ति (यो परमाणुको केन्द्रमा सञ्चित हुन्छ र यसैबाट सूर्य चम्कन्छ)
तपाईँले खाने खाना र ब्याट्रीमा ऊर्जा कुन रूपमा सञ्चित हुन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
यान्त्रिक ऊर्जा
हाम्रो वरपरका कुनै वस्तु चलिरहेका हुन्छन्: गुडिरहेको बल, उडिरहेको चरो, कुदिरहेको बस। कुनै वस्तु चलिरहेका हुँदैनन्, तर विशेष स्थितिमा राखिएका हुन्छन्: छतको ट्याङ्कीमा भएको पानी, तन्काइएको गुलेली। दुवै प्रकारका वस्तुमा ऊर्जा हुन्छ।
वस्तुको चाल वा स्थितिका कारण त्यसमा हुने ऊर्जालाई यान्त्रिक ऊर्जा भनिन्छ। यान्त्रिक ऊर्जा दुई प्रकारको हुन्छ: स्थिति ऊर्जा र गति ऊर्जा।
क. स्थिति ऊर्जा
हाम्रो हातको मांसपेशीमा ऊर्जा हुन्छ। यो ऊर्जा खानाबाट आउँछ। गुलेली तन्काउँदा यो ऊर्जा तन्किएको रबरमा सञ्चित हुन्छ। रबर छोड्दा सञ्चित ऊर्जाबाट मट्याङ्ग्रो टाढासम्म पुग्छ। यसरी सञ्चित भएको ऊर्जालाई स्थिति ऊर्जा भनिन्छ। (“स्थिति” भनेको वस्तु रहेको ठाउँ वा अवस्था हो।)
फुटबल खेलाडीमा पनि यस्तै हुन्छ। खेलाडीले खुट्टा पछाडि उठाउँदा मांसपेशीको ऊर्जा उठेको खुट्टा र तन्किएका मांसपेशीमा सञ्चित हुन्छ। बल हान्दा यही ऊर्जाबाट बल गुड्दै टाढा पुग्छ।
कुनै वस्तु रहेको स्थान, वा त्यसको स्थान वा आकारमा भएको परिवर्तनका कारण त्यसमा सञ्चित हुने ऊर्जालाई स्थिति ऊर्जा भनिन्छ।
स्थिति ऊर्जा धेरै वस्तुमा सञ्चित हुन्छ:
- उचाइका कारण: छतको ट्याङ्की वा बाँधमा जम्मा गरिएको पानी, उचालिएको ढुङ्गा वा इँटा, रुखको अग्लो हाँगामा पाकेको आँप;
- आकार बदलिएका कारण: खुम्च्याइएको, तन्काइएको, बङ्ग्याइएको वा बेरिएको स्प्रिङ; तन्काइएको रबर ब्यान्ड वा धनु; दम दिइएको (चाबी लगाउने) घडी वा खेलौना कारको स्प्रिङ।
तलकामध्ये कुनमा स्थिति ऊर्जा हुन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ख. गति ऊर्जा
बिस्तारै फ्याँकेको बल समाउन सजिलो हुन्छ, तर जोडले फ्याँकेको बल समाउन गाह्रो हुन्छ। उत्रै वेगमा फ्याँकेको हलुका टेनिस बल समाउन सजिलो हुन्छ, तर गह्रौँ क्रिकेट बल समाउन गाह्रो हुन्छ। चलिरहेको बल ऊर्जासहित हातमा ठोक्किन्छ। कुनै बलमा अरूमा भन्दा बढी ऊर्जा हुन्छ।
यसबाट चलिरहेका हरेक वस्तुमा ऊर्जा हुन्छ भन्ने थाहा हुन्छ। वस्तुको चालका कारण त्यसमा हुने ऊर्जालाई गति ऊर्जा भनिन्छ।
गुडिरहेको बल, उडिरहेको चरो, बगिरहेको पानी, बहिरहेको हावा र कुदिरहेको बस सबैमा गति ऊर्जा हुन्छ।
गति ऊर्जालाई प्रभाव पार्ने कारकहरू
वस्तुको गति ऊर्जा दुई कुरामा भर पर्छ:
- पिण्ड: एउटै वेगमा चल्दा गह्रौँ वस्तुमा धेरै गति ऊर्जा हुन्छ। उत्रै वेगमा फ्याँकेको टेनिस बलमा भन्दा क्रिकेट बलमा धेरै गति ऊर्जा हुन्छ। एउटै वेगमा गुडेको साइकलमा भन्दा मोटरसाइकलमा धेरै गति ऊर्जा हुन्छ।
- वेग (गति): वस्तु जति छिटो चल्छ, त्यसमा त्यति धेरै गति ऊर्जा हुन्छ। बिस्तारै फ्याँकेको भन्दा जोडले फ्याँकेको क्रिकेट बलमा धेरै गति ऊर्जा हुन्छ।
यसैले बिस्तारै गुडेको गाडी ठोक्किँदा भन्दा तीव्र गतिमा गुडेको गाडी ठोक्किँदा धेरै क्षति हुन्छ।
कुनमा सबैभन्दा धेरै गति ऊर्जा हुन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ऊर्जाको रूपान्तरण
ट्याङ्की, बाँध, ताल वा पोखरीमा जम्मा भएको पानीमा स्थिति ऊर्जा हुन्छ। यो पानी तलतिर बग्दा यसको स्थिति ऊर्जा गति ऊर्जामा बदलिन्छ। यसरी ऊर्जा एउटा रूपबाट अर्को रूपमा बदलिन्छ, तर यो कहिल्यै नष्ट हुँदैन। केही नभएबाट नयाँ ऊर्जा बन्दैन पनि।
ऊर्जा न त उत्पन्न गर्न सकिन्छ न त नष्ट गर्न सकिन्छ; यसलाई एउटा रूपबाट अर्को रूपमा मात्र बदल्न सकिन्छ। यसलाई ऊर्जा संरक्षणको सिद्धान्त भनिन्छ। (“संरक्षण” भनेको जोगाउनु हो: ऊर्जाको जम्मा परिमाण उत्रै रहन्छ।)
दैनिक जीवनमा हामीलाई फरक फरक रूपमा ऊर्जा चाहिन्छ: कहिले गति ऊर्जा, कहिले प्रकाश, ताप, ध्वनि, चुम्बकीय वा विद्युत् ऊर्जा। त्यसैले हामीसँग भएको ऊर्जालाई चाहिएको रूपमा बदल्न हामी यन्त्र र उपकरण प्रयोग गर्छौँ। ऊर्जा एउटा रूपबाट अर्को रूपमा बदलिने प्रक्रियालाई ऊर्जाको रूपान्तरण भनिन्छ।
| उपकरण | भित्र जाने ऊर्जा | बाहिर निस्कने ऊर्जा |
|---|---|---|
| सोलार प्यानेल | प्रकाश ऊर्जा (सूर्यबाट) | विद्युत् ऊर्जा |
| बिजुलीको चिम | विद्युत् ऊर्जा | प्रकाश ऊर्जा (र केही ताप) |
| बिजुलीको हिटर | विद्युत् ऊर्जा | ताप ऊर्जा |
| टर्चलाइट | सेलको रासायनिक ऊर्जा → विद्युत् ऊर्जा | प्रकाश ऊर्जा |
| बिजुलीको पङ्खा | विद्युत् ऊर्जा | गति ऊर्जा |
| रेडियो, लाउडस्पिकर | विद्युत् ऊर्जा | ध्वनि ऊर्जा |
| एलपी ग्याँसको चुलो | रासायनिक ऊर्जा (ग्याँसमा) | ताप ऊर्जा (र केही प्रकाश) |
एकपछि अर्को गर्दै हुने यस्तो रूपान्तरणलाई फ्लोचार्टमा देखाउन सकिन्छ। जलविद्युत् गृहमा यस्तो हुन्छ:
बाँधपछाडि जम्मा भएको पानी (स्थिति ऊर्जा) → बाँधबाट तल झरेको पानी (गति ऊर्जा) → पानीको बहावले गर्दा घुम्ने टर्बाइन र त्यससँगै घुम्ने जेनरेटर (विद्युत् ऊर्जा) → घरमा बलेको चिम (प्रकाश ऊर्जा)
दसैँमा केटाकेटी बाँसको पिङमा अग्लोसम्म मच्चिन्छन्। पिङ तल झर्दा र फेरि माथि जाँदा यसको ऊर्जा एउटा रूपबाट अर्को रूपमा बदलिइरहन्छ। (साँच्चैको पिङको ऊर्जा बिस्तारै अलिकति ताप र ध्वनिका रूपमा हावामा खेर जाने भएकाले कसैले यसलाई मच्चाइरहनुपर्छ। तैपनि ऊर्जा नष्ट भने हुँदैन।)
बिजुलीको पङ्खामा ऊर्जाको कस्तो रूपान्तरण हुन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
अभ्यास (7.1 ऊर्जाका रूपहरू)
1. मिल्ने शब्द छानेर खाली ठाउँ भर्नुहोस्
यी शब्द प्रयोग गर्नुहोस्: गति ऊर्जा, यान्त्रिक ऊर्जा, ऊर्जा, वन, स्थिति ऊर्जा। (एउटा शब्द प्रयोग हुँदैन।)
कार्य गर्न सक्ने क्षमतालाई ……… भनिन्छ।
उत्तर
ऊर्जा
वस्तुको चाल वा स्थितिका कारण त्यसमा हुने ऊर्जालाई ……… भनिन्छ।
उत्तर
यान्त्रिक ऊर्जा
बाँधमा जम्मा भएको पानीमा ……… हुन्छ।
उत्तर
स्थिति ऊर्जा। “वन” शब्द प्रयोग भएन।
गुडिरहेको गाडीमा ……… हुन्छ।
उत्तर
गति ऊर्जा
2. सही उत्तर छान्नुहोस्
क. तलकामध्ये कुनमा गति ऊर्जा हुन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ख. तलकामध्ये कुनमा स्थिति ऊर्जा हुन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ग. ऊर्जाको SI एकाइ कुन हो?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
घ. ऊर्जाका बारेमा दिइएका भनाइ पढ्नुहोस्: (1) ऊर्जा नष्ट हुँदैन। (2) ऊर्जा उत्पन्न हुँदैन। (3) ऊर्जा एउटा रूपबाट अर्को रूपमा बदलिँदैन। कुन विकल्प सही छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
3. तलका प्रश्नको उत्तर लेख्नुहोस्
ऊर्जा भनेको के हो? यसको SI एकाइ लेख्नुहोस्।
उत्तर
कार्य गर्न सक्ने क्षमतालाई ऊर्जा भनिन्छ। यसको SI एकाइ जुल (J) हो।
यान्त्रिक ऊर्जाको परिभाषा लेखी यसका प्रकार उल्लेख गर्नुहोस्।
उत्तर
वस्तुको चाल वा स्थितिका कारण त्यसमा हुने ऊर्जालाई यान्त्रिक ऊर्जा भनिन्छ। यो दुई प्रकारको हुन्छ: स्थिति ऊर्जा र गति ऊर्जा।
गति ऊर्जा र स्थिति ऊर्जाको परिभाषा दिई दुई दुईओटा उदाहरण लेख्नुहोस्।
उत्तर
गति ऊर्जा: वस्तुको चालका कारण त्यसमा हुने ऊर्जा। उदाहरण: गुडिरहेको बल, बगिरहेको पानी (उडिरहेको चरो र गुडिरहेको बस पनि)।
स्थिति ऊर्जा: वस्तु रहेको स्थान, वा त्यसको स्थान वा आकारमा भएको परिवर्तनका कारण त्यसमा सञ्चित हुने ऊर्जा। उदाहरण: छतको ट्याङ्कीको पानी, तन्काइएको गुलेली (खुम्च्याइएको स्प्रिङ र उचालिएको इँटा पनि)।
गति ऊर्जा कुन कुन कारकमा भर पर्छ? सूत्रसहित लेख्नुहोस्।
उत्तर
वस्तुको गति ऊर्जा यी कुरामा भर पर्छ:
- पिण्ड: एउटै वेगमा गह्रौँ वस्तुमा धेरै गति ऊर्जा हुन्छ (उत्रै वेगमा फ्याँकेको टेनिस बलमा भन्दा क्रिकेट बलमा धेरै हुन्छ);
- वेग (गति): वस्तु जति छिटो चल्छ, त्यसमा त्यति धेरै गति ऊर्जा हुन्छ (बिस्तारै फ्याँकेको भन्दा जोडले फ्याँकेको क्रिकेट बलमा धेरै हुन्छ)।
सूत्र: गति ऊर्जा = ½ × पिण्ड × (गति)², अर्थात् KE = ½ m v²। यहाँ m पिण्ड र v गति हो। सूत्रमा गतिलाई आफैँसँग गुणन (वर्ग) गरिने भएकाले वेग दोब्बर हुँदा गति ऊर्जा चार गुणा हुन्छ।
गति ऊर्जा र स्थिति ऊर्जाबिच दुईओटा फरक लेख्नुहोस्।
उत्तर
| गति ऊर्जा | स्थिति ऊर्जा |
|---|---|
| वस्तुको चालका कारण त्यसमा हुने ऊर्जा हो। | वस्तु रहेको स्थान, वा त्यसको स्थान वा आकारमा भएको परिवर्तनका कारण सञ्चित हुने ऊर्जा हो। |
| स्थिर (नचलेको) वस्तुमा गति ऊर्जा हुँदैन। | स्थिर वस्तुमा पनि स्थिति ऊर्जा हुन सक्छ (ट्याङ्कीको पानी)। |
| यो वस्तुको पिण्ड र वेगमा भर पर्छ। | यो वस्तुको पिण्ड र उचाइमा, वा त्यसको आकार कति बदलिएको छ भन्नेमा भर पर्छ। |
| उदाहरण: गुडिरहेको बल, बगिरहेको पानी। | उदाहरण: तन्काइएको गुलेली, बाँधको पानी। |
ऊर्जाको रूपान्तरण भनेको के हो? ऊर्जाको रूपान्तरण नहुने भए हामीलाई के कस्ता कठिनाइ आइपर्थे होलान्?
उत्तर
ऊर्जा एउटा रूपबाट अर्को रूपमा बदलिने प्रक्रियालाई ऊर्जाको रूपान्तरण भनिन्छ। जस्तै: चिममा विद्युत् ऊर्जा प्रकाश ऊर्जामा बदलिन्छ।
ऊर्जाको रूपान्तरण नहुने भए:
- विद्युत् गृहमा बनेको बिजुलीबाट चिम बल्दैनथ्यो, पङ्खा चल्दैनथ्यो र खाना पकाउन सकिँदैनथ्यो;
- खानाको ऊर्जाबाट मांसपेशी चल्दैनथे र शरीर न्यानो रहँदैनथ्यो: हामी बाँच्न सक्दैनथ्यौँ;
- इन्धनबाट गाडी चल्दैनथे; सोलार प्यानेल र जलविद्युत् गृहमा बिजुली बन्दैनथ्यो;
- वरपर जुन रूपको ऊर्जा छ, त्यही मात्र हुन्थ्यो; चाहिएको रूपको ऊर्जा कहिल्यै पाइँदैनथ्यो।
“हामीले खाने खाना पनि सूर्यको प्रकाशको रूपान्तरित रूप हो।” यस भनाइलाई तर्कसहित प्रस्ट्याउनुहोस्।
उत्तर
हरियो बिरुवाले सूर्यबाट प्रकाश ऊर्जा लिन्छ र त्यसको सहायताले आफ्नो पातमा खाना बनाउँछ। यसलाई प्रकाश संश्लेषण भनिन्छ। यसरी प्रकाश ऊर्जा रासायनिक ऊर्जामा बदलिन्छ र अन्न, फलफूल, तरकारी र पातमा सञ्चित हुन्छ। हामी यिनै बिरुवा, वा बिरुवा खाने जनावर खाने भएकाले हाम्रो सबै खानाको रासायनिक ऊर्जा सुरुमा बिरुवाले रूपान्तरण गरेको सूर्यको प्रकाशबाटै आएको हो। यो भनाइ सही हो।
हामी खाना नखाई पनि केही समयसम्म काम गर्न सक्छौँ, तर लामो समयसम्म सक्दैनौँ। यी दुवै कुरालाई ऊर्जासँग जोडेर व्याख्या गर्नुहोस्।
उत्तर
पहिले खाएको खानाको केही ऊर्जा हाम्रो शरीरमा रासायनिक ऊर्जाका रूपमा सञ्चित हुन्छ: रगत र कलेजोमा चिनीका रूपमा र बोसोका रूपमा। केही समयसम्म शरीर यही सञ्चित ऊर्जाबाट चल्छ र खाना नखाई पनि हामी केही बेर काम गर्न सक्छौँ।
तर यो सञ्चित ऊर्जा थोरै हुन्छ। यो सकिँदै जाँदा मांसपेशीलाई चाहिने ऊर्जा शरीरमा बाँकी रहँदैन: हामी कमजोर र थकित भएर काम गर्न सक्दैनौँ। काम गरिरहन नयाँ ऊर्जा चाहिन्छ। त्यसका लागि फेरि खाना खानुपर्छ।
7.2 ताप
गर्मी याममा हामीलाई तातो हुन्छ, जाडो याममा चिसो हुन्छ। बरफ छुँदा चिसो लाग्छ, तताएको पानी छुँदा तातो लाग्छ। हामीलाई तातो वा चिसो किन लाग्छ?
यसको कारण ताप हो। ताप ऊर्जाको एउटा रूप हो। तापका कारण हामीलाई तातोपनको अनुभव हुन्छ। अरू सबै रूपका ऊर्जाको जस्तै यसको SI एकाइ पनि जुल (J) हो।
ताप सधैँ तातो वस्तुबाट चिसो वस्तुतर्फ सर्छ: बढी तापक्रम भएको वस्तुबाट कम तापक्रम भएको वस्तुतर्फ।
- छालाभन्दा तातो वस्तु छुँदा ताप त्यस वस्तुबाट छालामा सर्छ र हामीलाई तातो लाग्छ।
- छालाभन्दा चिसो वस्तु छुँदा ताप छालाबाट त्यस वस्तुमा सर्छ र हामीलाई चिसो लाग्छ।
बरफ छुँदा पनि बरफबाट हातमा “चिसो” सरेको होइन। हातबाट बरफमा ताप गइरहेकाले हातलाई चिसो लाग्छ।
तपाईँले चिसो पानीको गिलास समात्नुभएको छ। ताप कतातिर सर्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ताप शोषण
घाममा वा हिटरअगाडि बस्दा अथवा घाममा सुकाएको लुगा लगाउँदा हामीलाई न्यानो हुन्छ। घाममा राखेको भाँडो छुँदा तातो लाग्छ। यी सबैमा हाम्रो शरीरभन्दा तातो वस्तुबाट शरीरमा ताप सरिरहेको हुन्छ।
वस्तुले आफ्नो वरिपरिका ताता वस्तुबाट ताप लिने प्रक्रियालाई ताप शोषण भनिन्छ। यसलाई तापको शोषण पनि भनिन्छ। सबै वस्तुको ताप शोषण गर्ने क्षमता उस्तै हुँदैन। यो धेरै कुरामा भर पर्छ।
ताप शोषण क्षमता भर पर्ने कारकहरू
वस्तुले कति ताप शोषण गर्छ भन्ने कुरा मुख्य गरी दुई कुरामा भर पर्छ: वस्तुको सतहको क्षेत्रफल र यसको रङ।
1. वस्तुको सतहको क्षेत्रफल
वस्तुको सतह तापतिर जति धेरै फैलिएको हुन्छ, त्यसले त्यति धेरै ताप शोषण गर्छ। वस्तुको सतहको क्षेत्रफल बढ्दा त्यसले शोषण गर्ने ताप बढ्छ र सतहको क्षेत्रफल घट्दा घट्छ।
यी दुवै कारकको असर अर्को क्रियाकलापपछिको विजेटमा जाँचेर हेर्न सकिन्छ।
2. वस्तुको रङ
कालो वस्तुले धेरै ताप शोषण गर्छ। सेतो वस्तुमा परेको धेरैजसो प्रकाश फर्किने (परावर्तन हुने) भएकाले सेतो वस्तुले थोरै ताप शोषण गर्छ। अरू रङ यी दुईका बिचमा पर्छन्: गाढा रङले हल्का रङभन्दा बढी ताप शोषण गर्छ।
यसैले:
- गर्मी याममा सेता वा हल्का रङका लुगा लगाउँदा शीतल हुन्छ; जाडो याममा कालो वा गाढा रङका लुगा राम्रा हुन्छन्;
- घामको धेरैभन्दा धेरै ऊर्जा शोषण होस् भनेर सोलार हिटरको ताप लिने सतहमा कालो रङ लगाइन्छ;
- खाना छिटो पाकोस् र इन्धनको पनि बचत होस् भनेर खाना पकाउने भाँडाको बाहिरी पिँध प्रायः कालो बनाइन्छ।
घाममा कुन सबैभन्दा छिटो तात्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
अभ्यास (7.2 ताप)
1. मिल्ने शब्द छानेर खाली ठाउँ भर्नुहोस्
यी शब्द प्रयोग गर्नुहोस्: कम, ऊर्जा, जुल, नगण्य, धेरै। (एउटा शब्द प्रयोग हुँदैन।)
तापको SI एकाइ ……… हो।
उत्तर
जुल
ताप एक प्रकारको ……… हो।
उत्तर
ऊर्जा
सतहको क्षेत्रफल धेरै भए ……… ताप शोषण हुन्छ।
उत्तर
धेरै
सेतो रङको वस्तुले ……… ताप शोषण गर्छ।
उत्तर
कम। “नगण्य” शब्द प्रयोग भएन: सेतो वस्तुले पनि अलिकति ताप शोषण गर्छ।
2. ठिक वा बेठिक छुट्याउनुहोस्
छालाभन्दा तातो वस्तु छुँदा तातो वस्तुबाट छालामा ताप सर्छ।
उत्तर
ठिक।
छालाभन्दा चिसो वस्तु छुँदा चिसो वस्तुबाट छालामा ताप सर्छ।
उत्तर
बेठिक। ताप छालाबाट चिसो वस्तुमा सर्छ। यसैले चिसो लाग्छ।
सतहको क्षेत्रफल बढाउँदा ताप शोषण क्षमता बढ्छ।
उत्तर
ठिक। सतहको क्षेत्रफल ठुलो हुँदा वस्तुले धेरै ताप शोषण गर्छ।
कालो रङको वस्तुले कम ताप शोषण गर्छ।
उत्तर
बेठिक। कालो वस्तुले अरू रङका वस्तुभन्दा धेरै ताप शोषण गर्छ।
3. सही उत्तर छान्नुहोस्
क. तलकामध्ये ताप सर्ने ठिक तरिका कुन हो?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ख. तापको शोषण क्षमता कुन रङमा सबैभन्दा धेरै हुन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ग. चर्को घाममा कालो लुगा लगाउँदा धेरै पोल्नुको कारण के हो?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
घ. भिजेका वा धोएका लुगा किन घाममा फिँजाएर राखिन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
4. कारण लेख्नुहोस्
जाडो याममा ओढ्ने र ओछ्याउने कपडा घाममा फिँजाएर सुकाइन्छ।
उत्तर
फिँजाउँदा सिरक र डसनाको ठुलो सतह घामतिर फर्किने भएकाले तिनमा धेरै ताप शोषण हुन्छ। ती न्याना र सुक्खा भएर राति पनि केही बेरसम्म न्यानै रहन्छन्। (घामको प्रकाशबाट केही कीटाणु पनि मर्छन् र ओसिलोपन हट्छ।)
गर्मीमा कालो लुगाभन्दा सेतो लुगा लगाउनु आरामदायी हुन्छ।
उत्तर
सेतो लुगामा परेको धेरैजसो घाम फर्किन्छ र यसमा थोरै ताप शोषण हुन्छ। सेतो लुगा शीतल रहन्छ। कालो लुगामा धेरै ताप शोषण हुने भएकाले यो लगाउँदा बढी गर्मी हुन्छ।
5. तलका प्रश्नको उत्तर लेख्नुहोस्
दैनिक जीवनमा तापको महत्त्व उल्लेख गर्नुहोस्।
उत्तर
- खाना पकाउन र पानी उमाल्न ताप चाहिन्छ।
- जाडोमा शरीर र घर न्यानो राख्न ताप चाहिन्छ।
- घामको तापबाट लुगा, अन्न र भिजेका चीज सुकाइन्छ।
- लुगा इस्त्री गर्न ताप चाहिन्छ। आरन र सुनारको काममा धातु पगाल्न र आकार दिन पनि ताप प्रयोग गरिन्छ।
- तापबाट बाफ बनाएर केही इन्जिन चलाइन्छ। इँटा र माटाका भाँडा पोल्न पनि ताप चाहिन्छ।
ताप शोषण भनेको के हो? यो कुन कुन कुरामा भर पर्छ?
उत्तर
वस्तुले आफ्नो वरिपरिका ताता वस्तुबाट ताप लिने प्रक्रियालाई ताप शोषण भनिन्छ।
यो मुख्य गरी यी कुरामा भर पर्छ:
- वस्तुको सतहको क्षेत्रफल: ठुलो सतहले धेरै ताप शोषण गर्छ;
- वस्तुको रङ: कालो वस्तुले सेतो वस्तुभन्दा धेरै ताप शोषण गर्छ।
ताप शोषण क्षमता र वस्तुको रङबिच कस्तो सम्बन्ध छ? तपाईँले देखेको वा जानेको एउटा उदाहरण पनि लेख्नुहोस्।
उत्तर
गाढा रङको वस्तुले धेरै र हल्का रङको वस्तुले थोरै ताप शोषण गर्छ: कालोले सबैभन्दा धेरै र सेतोले सबैभन्दा थोरै।
उदाहरण: घाममा कालो छाता, कालो कार वा कालो झोला सेतोभन्दा धेरै तात्छ। घामको धेरै ताप शोषण होस् भनेर सोलार हिटरका प्यानेलमा कालो रङ लगाइन्छ।
वस्तुको सतहको क्षेत्रफल बढ्दा ताप शोषण क्षमता पनि बढ्छ भन्ने तथ्यको दैनिक जीवनसँग सम्बन्धित एउटा उदाहरणको व्याख्या गर्नुहोस्।
उत्तर
धोएका लुगा थुपारेर होइन, डोरीमा फिँजाएर सुकाइन्छ। फिँजाउँदा कपडाको ठुलो सतह घामतिर फर्किन्छ। यसले धेरै ताप शोषण गर्छ र त्यसमा भएको पानी छिटो सुक्छ। थुप्रोमा राखेका भिजेका लुगाको माथिल्लो भाग मात्र घामतिर हुने भएकाले ती धेरै बेरसम्म भिजेकै रहन्छन्। (बिस्कुनमा फिँजाएको अन्न र आगो ताप्दा फिँजाएका औँला अरू उदाहरण हुन्।)
गर्मी याममा कस्ता रङका लुगा लगाउँदा शीतल होला र जाडो याममा कस्ता रङका लुगा लगाएर घाममा बस्दा न्यानो होला?
उत्तर
गर्मी याममा सेता वा हल्का रङका लुगा लगाउँदा शीतल हुन्छ। यस्ता लुगामा परेको धेरैजसो घाम फर्किन्छ र यिनमा थोरै ताप शोषण हुन्छ।
जाडो याममा कालो वा गाढा रङका लुगा लगाएर घाममा बस्दा न्यानो हुन्छ। यस्ता लुगामा घामको धेरै ताप शोषण हुन्छ।
7.3 प्रकाश
विद्यालय जाँदा बाटामा हामी घर, गाडी, रुख, जनावर र विभिन्न रङका फूल देख्छौँ। यी वस्तु हामी कसरी देख्छौँ? यसका लागि के चाहिन्छ?
दिउँसो हाम्रो वरपरका वस्तु सूर्यको प्रकाशका कारण देखिन्छन्; राति बत्ती र चिमको प्रकाशका कारण। सूर्य, आगोको ज्वाला र बलिरहेको चिमबाट आफ्नै प्रकाश निस्कन्छ। धेरैजसो अरू वस्तुबाट भने आफ्नै प्रकाश निस्कँदैन। उज्यालो स्रोतबाट आएको प्रकाश त्यस्ता वस्तुमा ठोक्किन्छ र हाम्रो आँखातिर फर्किन्छ (परावर्तन हुन्छ)। त्यसपछि मात्र ती वस्तु देखिन्छन्। पूरै अँध्यारो कोठामा केही पनि देखिँदैन। त्यसैले वस्तु देख्न प्रकाश चाहिन्छ।
प्रकाश ऊर्जाको एउटा रूप हो। यसको सहायताले हामी वरपरका वस्तु देख्छौँ।
प्रकाशको प्रसारण
प्रकाश एक ठाउँबाट अर्को ठाउँमा सरेको कहिल्यै देखिएको छ? सूर्यबाट पृथ्वीसम्म प्रकाश कसरी आइपुग्छ?
प्रकाश आफ्नो स्रोतबाट अरू ठाउँसम्म सर्छ। सूर्यको प्रकाश अन्तरिक्ष हुँदै सूर्यदेखि पृथ्वीसम्म आइपुग्छ। प्रकाशभन्दा छिटो केही पनि चल्दैन: यो एक सेकेन्डमा लगभग 3 लाख किलोमिटर जान्छ। प्रकाश एक ठाउँबाट अर्को ठाउँमा सर्ने प्रक्रियालाई प्रकाशको प्रसारण भनिन्छ।
प्रकाशको सिधारेखीय प्रसारण
बिहान झ्यालको सानो प्वाल वा चेपबाट अँध्यारो कोठामा घाम छिर्दा त्यसमा धुलाका कण उडिरहेका देखिन्छन्। यो घामको धर्को सिधा हुन्छ कि बाङ्गो? राति टर्चलाइट आकाशतिर फर्काउँदा त्यसको प्रकाश पनि सिधा देखिन्छ। यी दुवैबाट प्रकाश सिधा रेखामा जान्छ भन्ने थाहा हुन्छ। यसलाई प्रकाशको सिधारेखीय प्रसारण भनिन्छ। (“सिधारेखीय” भनेको सिधा रेखामा हुने हो र “प्रसारण” भनेको सर्दै जानु हो।)
दैनिक जीवनमा देखिने बत्ती र टर्चलाइटको प्रकाशमा पनि यो नियम लागु हुन्छ? हुन्छ। कहिलेकाहीँ बल्ब वा टर्चलाइटको प्रकाश बाङ्गिएर गएजस्तो लाग्छ, तर त्यो भ्रम मात्र हो। हावामा वा कुनै एउटै पारदर्शक पदार्थमा प्रकाश बाङ्गो बाटोमा जाँदैन। यो स्रोतबाट जुन दिशामा निस्कन्छ, सोही दिशामा सिधा रेखामा जान्छ।
बाङ्गो पाइपबाट मैनबत्ती किन देखिँदैन?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
प्रकाशको किरण
राति टर्चलाइट बालेर हिँड्दा त्यसको प्रकाश निकै टाढासम्म गएको देखिन्छ। राति गाडीका बत्तीको प्रकाश पनि टाढासम्म पुग्छ। यसरी गएको प्रकाशको धारलाई किरणपुञ्ज भनिन्छ। किरणपुञ्जको सबैभन्दा सानो भाग, अर्थात् प्रकाशको एउटा मसिनो रेखालाई किरण भनिन्छ। धेरै किरण मिलेर किरणपुञ्ज बन्छ।
प्रकाश सिधा रेखामा जाने भएकाले किरणलाई सिधा रेखाले देखाइन्छ। प्रकाश कतातिर गइरहेको छ भनेर देखाउन रेखामा बाण चिह्न (तीर) राखिन्छ।
किरणपुञ्जको सबैभन्दा सानो भागलाई के भनिन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
पिनहोल क्यामेरा
लेन्सबिना, एउटा मसिनो प्वाल मात्र भएको क्यामेरा पनि बनाउन सकिन्छ। यसलाई पिनहोल क्यामेरा भनिन्छ।
आकृति बनाउने प्रकाश कहाँबाट आयो? वस्तुबाटै। वस्तुको हरेक बिन्दुबाट प्रकाश सिधा रेखामा आउँछ र भित्र पस्ने बाटो त्यही मसिनो प्वाल मात्र हो। वस्तुको टुप्पाबाट आएको किरण प्वालबाट तलतिर गएर पर्दाको तल्लो भागमा पर्छ। वस्तुको फेदबाट आएको किरण प्वालबाट माथितिर गएर पर्दाको माथिल्लो भागमा पर्छ। अरू बिन्दुबाट आएका किरण यी दुईका बिचमा आ-आफ्नो ठाउँमा पर्छन्। यसरी पर्दामा उल्टो आकृति बन्छ। पिनहोल क्यामेरा प्रकाश सिधा रेखामा जाने भएकाले मात्र काम गर्छ।
पर्दा प्वालबाट जति टाढा हुन्छ, किरणहरू पर्दामा पुग्नुअघि त्यति धेरै फैलिन्छन् र आकृति पनि त्यति नै ठुलो हुन्छ।
पिनहोल क्यामेरामा कस्तो आकृति बन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
छाया
घाम लागेको दिन खुला चउरमा उभिँदा सूर्यको उल्टोतिर जमिनमा हाम्रो छाया पर्छ। घर, रुख र जनावरको छाया पनि सूर्यको उल्टोतिर पर्छ। छाया किन र कसरी बन्छ? विचार गरौँ।
प्रकाश कति छिर्छ भन्ने आधारमा वस्तु तीन प्रकारका हुन्छन्:
- सफा काँच र सफा पानीजस्ता पारदर्शक वस्तुबाट प्रकाश सजिलै छिर्छ। यिनको छाया झन्डै बन्दैन।
- ट्रेसिङ पेपर, बटर पेपर र धमिलो काँचजस्ता अर्धपारदर्शक वस्तुबाट प्रकाश केही मात्र छिर्छ। यिनको छाया फिक्का हुन्छ।
- काठ, किताब, भित्ता र हाम्रो शरीरजस्ता अपारदर्शक वस्तुबाट प्रकाश पटक्कै छिर्दैन। यिनको छाया गाढा हुन्छ।
प्रकाशको स्रोतअगाडि अपारदर्शक वस्तु पर्दा प्रकाश छेकिन्छ। यसरी वस्तुको पछाडि बन्ने अँध्यारो भागलाई छाया भनिन्छ। छाया बन्न तीन कुरा चाहिन्छ: प्रकाशको स्रोत, अपारदर्शक वस्तु र छाया पर्ने पर्दा (भित्ता वा जमिन)। प्रकाश सिधा रेखामा जाने भएकाले मात्र छाया बन्छ।
तलकामध्ये कुनको छाया सबैभन्दा गाढा हुन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
छायाका प्रकार
मैनबत्ती वा ठुलो बल्बबाट बनेको छायालाई ध्यान दिएर हेर्दा यसको बिचको भाग गाढा र किनारा फिक्का देखिन्छ। यी दुई भागका आधारमा छाया दुई प्रकारका हुन्छन्:
- सघन छाया: गाढा भाग। यहाँ प्रकाश पूरै छेकिएको हुन्छ: स्रोतको कुनै पनि प्रकाश यहाँ पुग्दैन।
- विरल छाया: सघन छायाको वरिपरिको फिक्का भाग। यहाँ प्रकाश केही मात्र छेकिएको हुन्छ: स्रोतको केही भागको प्रकाश यहाँ पुग्छ।
ज्वाला, बल्ब वा सूर्यजस्ता प्रकाशका स्रोत एउटा बिन्दु मात्र होइनन्; तिनको आफ्नै साइज हुने भएकाले विरल छाया बन्छ।
छायाको साइज प्रकाशको स्रोत, वस्तु र पर्दाबिचको दुरीमा भर पर्छ:
- वस्तुलाई स्रोततिर नजिक लैजाँदा वा स्रोतलाई वस्तुतिर ल्याउँदा छाया ठुलो हुन्छ।
- स्रोतलाई वस्तुबाट टाढा लैजाँदा छाया सानो हुन्छ।
- पर्दालाई वस्तुतिर नजिक ल्याउँदा वा वस्तुलाई पर्दातिर लैजाँदा छाया सानो र प्रस्ट हुन्छ।
हात र टर्चलाइटबाट यो जाँच्न सकिन्छ: हात टर्चलाइटको नजिक राख्दा पूरै भित्ता ढाक्ने ठुलो छाया बन्छ।
सनडायल
घडीको आविष्कार हुनुअघि मानिसहरू समय कसरी थाहा पाउँथे? हाम्रा पुर्खा साधारण उपकरण प्रयोग गर्थे। तीमध्ये एउटा सनडायल हो। यसमा घण्टाका चिह्न भएको समतल डायलमा एउटा लट्ठी वा ढल्केको पाताको छाया पर्छ। छायाको दिशा र लम्बाइबाट समय थाहा हुन्छ।
अभ्यास (7.3 प्रकाश)
1. मिल्ने शब्द छानेर खाली ठाउँ भर्नुहोस्
यी शब्द प्रयोग गर्नुहोस्: किरण, सिधा, छाया, पर्दा, छड्के। (एउटा शब्द प्रयोग हुँदैन।)
प्रकाश ……… रेखामा मात्र जान्छ।
उत्तर
सिधा
किरणपुञ्जको सबैभन्दा सानो भागलाई ……… भनिन्छ।
उत्तर
किरण
अपारदर्शक वस्तुबाट प्रकाश नछिर्ने भएकाले त्यसको पछाडि ……… देखिन्छ।
उत्तर
छाया
पिनहोल क्यामेरामा ट्रेसिङ पेपरले ………को काम गर्छ।
उत्तर
पर्दा। “छड्के” शब्द प्रयोग भएन।
2. सही उत्तर छान्नुहोस्
क. प्रकाशको प्रसारण कसरी हुन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ख. छाया बन्न तलकामध्ये कुन आवश्यक छैन?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ग. किरणपुञ्जको सबैभन्दा सानो भागलाई के भनिन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
घ. पिनहोल क्यामेरामा वस्तुको आकृति कस्तो देखिन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ङ. छायाको साइज कसरी ठुलो बनाउन सकिन्छ? i. स्रोतलाई वस्तुको नजिक लगेर; ii. वस्तुलाई स्रोतको नजिक लगेर; iii. पर्दालाई वस्तुको नजिक लगेर।
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
3. फरक छुट्याउनुहोस्
किरण र किरणपुञ्ज
उत्तर
| किरण | किरणपुञ्ज |
|---|---|
| किरणपुञ्जको सबैभन्दा सानो भाग हो: प्रकाशको एउटा मात्र रेखा। | धेरै किरण मिलेर बनेको प्रकाशको धार हो। |
| यसलाई बाण चिह्नसहितको एउटा सिधा रेखाले देखाइन्छ। | यसलाई बाण चिह्नसहितका धेरै रेखाले देखाइन्छ: छेउछाउ, फैलिँदै वा एक ठाउँमा मिल्दै। |
| उदाहरण: पिनहोलबाट जाने प्रकाश देखाउन कोरिएको रेखा। | उदाहरण: टर्चलाइट वा गाडीको बत्तीको प्रकाश। |
सघन छाया र विरल छाया
उत्तर
| सघन छाया | विरल छाया |
|---|---|
| छायाको गाढा भाग हो। | छायाको फिक्का भाग हो; यो सघन छायाको वरिपरि हुन्छ। |
| स्रोतको प्रकाश पूरै छेकिएको हुन्छ। | स्रोतको प्रकाश केही मात्र छेकिएको हुन्छ। |
| स्रोतको कुनै प्रकाश यहाँ पुग्दैन। | स्रोतको केही भागको प्रकाश यहाँ पुग्छ। |
4. तलका प्रश्नको उत्तर लेख्नुहोस्
छाया भनेको के हो? छाया कति प्रकारका हुन्छन्? साँझ र दिउँसो छायाको लम्बाइ किन फरक हुन्छ?
उत्तर
अपारदर्शक वस्तुमा प्रकाश छेकिँदा त्यसको पछाडि बन्ने अँध्यारो भागलाई छाया भनिन्छ।
छाया दुई प्रकारका हुन्छन्: सघन छाया (प्रकाश पूरै छेकिएको) र विरल छाया (प्रकाश केही मात्र छेकिएको)।
बिहान र साँझ सूर्य आकाशमा होचो हुन्छ। यसको प्रकाश छड्के पर्ने भएकाले वस्तुको पछाडि जमिनको लामो भागमा प्रकाश पुग्दैन। त्यसैले छाया लामो हुन्छ। दिउँसो (मध्याह्नतिर) सूर्य माथि हुन्छ र यसको प्रकाश ठाडो पर्ने भएकाले छाया छोटो हुन्छ। (बिहान सूर्य पूर्वतिर र बेलुका पश्चिमतिर हुने भएकाले छाया बिहान पश्चिमतिर र बेलुका पूर्वतिर फर्किन्छ।)
प्रकाश सिधा रेखामा मात्र प्रसारण हुन्छ भन्ने कुरालाई चित्रसहित व्याख्या गर्नुहोस्।
उत्तर
बिचमा सानो प्वाल भएका तीनओटा कार्डबोर्ड टेबुलमा उभ्याइन्छ र एक छेउमा बलिरहेको मैनबत्ती राखिन्छ (चित्र 7.14)। तीनओटै प्वाल एउटै सिधा रेखामा हुँदा प्वालबाट ज्वाला देखिन्छ। एउटा कार्डबोर्डलाई अलिकति छेउतिर सार्दा देखिँदैन: त्यसको प्वाल नभएको भाग बाटोमा पर्छ र प्रकाश घुमेर अर्को प्वालसम्म पुग्न सक्दैन। यसबाट प्रकाश सिधा रेखामा जान्छ भन्ने प्रमाणित हुन्छ। (सिधा पाइप र बाङ्गो पाइपबाट पनि यही कुरा देखिन्छ।)
के लेन्सबिना पनि क्यामेरा बनाउन सकिन्छ? यस क्यामेराको नाम के हो?
उत्तर
सकिन्छ। लेन्सबिनाको क्यामेरालाई पिनहोल क्यामेरा भनिन्छ। यो एउटा बन्द बाकस वा ढुङ्ग्रो हो। यसको एउटा छेउमा मसिनो पिनहोल र अर्को छेउमा ट्रेसिङ पेपरको पर्दा हुन्छ। वस्तुबाट आएको प्रकाश पिनहोलबाट सिधा रेखामा गएर पर्दामा पर्छ र त्यहाँ उल्टो आकृति बन्छ।
प्रकाश सिधा रेखामा मात्र प्रसारण हुन्छ भने पिनहोल क्यामेरामा वस्तुको आकृति किन उल्टो देखिन्छ?
उत्तर
प्रकाश सिधा रेखामा जाने भएकाले नै आकृति उल्टो देखिन्छ। वस्तुको टुप्पाबाट आएको किरण सिधा रेखामा पिनहोल हुँदै तलतिर जान्छ र पर्दाको तल्लो भागमा पर्छ। वस्तुको फेदबाट आएको किरण पनि सिधै पिनहोल हुँदै माथितिर जान्छ र पर्दाको माथिल्लो भागमा पर्छ। किरणहरू प्वालमा एकअर्कालाई काटेर जाने भएकाले माथिको भाग तल र तलको भाग माथि पर्छ। यसरी आकृति उल्टो हुन्छ (चित्र 7.15)। प्रकाश बाङ्गिन सक्ने भए किरणहरू ठिकसँग काटिँदैनथे र प्रस्ट आकृति नै बन्दैनथ्यो।
बल्ब बाल्दा यसको चारैतिर उज्यालो हुन्छ। प्रकाश सिधा रेखामा मात्र प्रसारण हुन्छ भन्ने तथ्यका आधारमा यो कसरी सम्भव भयो? आफ्नो विचार प्रस्तुत गर्नुहोस्।
उत्तर
बल्बको बलिरहेको भागको हरेक बिन्दुबाट एकै पटक सबै दिशामा प्रकाश निस्कन्छ। हरेक किरण सिधा रेखामा जान्छ, तर किरणहरू सुरुदेखि नै फरक फरक दिशामा निस्कन्छन्: माथि, तल, दायाँबायाँ, अगाडि र पछाडि। यसरी साइकलको पाङ्ग्राका तारजस्तै सिधा किरणहरू चारैतिर फैलिन्छन् र पूरै कोठा उज्यालो हुन्छ। प्रकाश सबै दिशामा फैलिनुको अर्थ प्रकाश बाङ्गिनु होइन; सिधा किरणहरू धेरै दिशामा निस्कनु हो।
खाली बाकसमा मिल्ने कुरा लेखी चार्ट पूरा गर्नुहोस्।
प्रकाश, पाँचओटा बाकससहित: 1. छाया कसरी बन्छ? 2. के हो? 3. किन चाहिन्छ? 4. कस्तो रेखामा प्रसारण हुन्छ? 5. प्रमाणित गर्न कुन क्रियाकलाप गर्ने?
उत्तर
- छाया कसरी बन्छ? अपारदर्शक वस्तुमा प्रकाश छेकिँदा त्यसको पछाडि अँध्यारो छाया बन्छ।
- के हो? प्रकाश ऊर्जाको एउटा रूप हो।
- किन चाहिन्छ? वरपरका वस्तु देख्न।
- कस्तो रेखामा प्रसारण हुन्छ? सिधा रेखामा।
- प्रमाणित गर्न कुन क्रियाकलाप गर्ने? सिधा र बाङ्गो पाइपबाट मैनबत्ती हेर्ने, वा लहरै राखिएका प्वाल भएका तीनओटा कार्डबोर्डबाट मैनबत्ती हेर्ने।
7.4 ध्वनि
ध्वनि के हो? यो कसरी उत्पन्न हुन्छ? यो हाम्रो कानसम्म कसरी पुग्छ? यसबारे पढौँ।
ध्वनि ऊर्जाको एउटा रूप हो। वस्तु छिटो छिटो यताउता थर्किँदा अर्थात् कम्पन हुँदा ध्वनि उत्पन्न हुन्छ। यो तरङ्गका रूपमा हाम्रो कानसम्म पुग्छ। हामी दिनभरि धेरै प्रकारका ध्वनि सुन्छौँ। सङ्गीत, साथीको आवाज र सावधान गराउने हर्नजस्ता केही ध्वनि उपयोगी वा मीठा हुन्छन्। सवारीसाधन र मेसिनको हल्लाजस्ता केही ध्वनि अनावश्यक र नरमाइला हुन्छन्। अनावश्यक ध्वनिलाई कोलाहल भनिन्छ।
तरङ्ग
शान्त पोखरीमा ढुङ्गा खसाल्दा पानीको सतहमा छाल उठ्छन् र तलमाथि हुँदै किनारतिर जान्छन्। यिनै तरङ्ग हुन्। यी तरङ्ग चारैतिर फैलिन्छन्। तर पानी आफैँ किनारतिर बग्दैन: पानीमा तैरिरहेको पात आफ्नै ठाउँमा तलमाथि मात्र हुन्छ। तन्काइएको डोरीको तरङ्ग पनि यस्तै हो: उठेका भाग एक छेउबाट अर्को छेउसम्म दौडिन्छन्, तर डोरीको हरेक भाग माथितल मात्र हुन्छ।
यसरी तरङ्गबाट पानी वा डोरी होइन, ऊर्जा एक ठाउँबाट अर्को ठाउँमा पुग्छ। कुनै वस्तु कम्पन हुँदा त्यसको ऊर्जा पानी, डोरी वा हावाजस्ता माध्यम हुँदै अगाडि सर्ने प्रक्रियालाई तरङ्ग भनिन्छ।
ध्वनिका स्रोत
थालमा कम्पन हुँदा वरिपरिको हावा धकेलिन्छ र हावामा तरङ्ग बन्छन्। यी तरङ्ग हाम्रो कानसम्म पुग्दा ध्वनिका रूपमा सुनिन्छन्। ध्वनि उत्पन्न हुन चाहिने मुख्य कुरा कम्पन भइरहेको वस्तु हो।
ध्वनि उत्पन्न गर्ने वस्तुलाई ध्वनिको स्रोत भनिन्छ। मादल, गितार, घन्टी, बाँसुरी, हाम्रो आफ्नै घाँटी र लाउडस्पिकर सबै ध्वनिका स्रोत हुन्।
ध्वनि उत्पन्न हुन के चाहिन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ध्वनि तरङ्गको उत्पत्ति
क्रियाकलाप 7.21 मा थालमा कम्पन हुँदा वरिपरिको हावा अगाडि र पछाडि धकेलिन्छ। यो हलचल हावाको एउटा कणबाट अर्को कण हुँदै हाम्रो कानसम्म पुग्छ। अनि हामी ध्वनि सुन्छौँ।
ध्वनि तरङ्ग बन्न दुई कुरा चाहिन्छ: कम्पन भइरहेको वस्तु र त्यसको वरिपरि पदार्थको माध्यम (ठोस, तरल वा ग्याँस)। वस्तुमा कम्पन भए पनि वरिपरि माध्यम छैन भने ध्वनि तरङ्ग बन्दैन र हामी केही सुन्दैनौँ।
ध्वनि तरङ्गको प्रसारण
स्लिङ्कीमा हरेक चक्का तरङ्ग जाने दिशामै अगाडि र पछाडि चल्छ। माध्यमका कणहरू तरङ्ग जाने दिशामै कम्पन गर्ने यस्तो तरङ्गलाई लङ्गिच्युडिनल तरङ्ग भनिन्छ।
ध्वनि लङ्गिच्युडिनल तरङ्ग हो। ध्वनि तरङ्ग ठोस, तरल र ग्याँसका कणहरू हुँदै एक ठाउँबाट अर्को ठाउँमा पुग्छ। यस प्रक्रियालाई ध्वनि तरङ्गको प्रसारण भनिन्छ। यसमा माध्यमका कणहरू ध्वनि जाने दिशामै अगाडि र पछाडि कम्पन गर्छन्। ध्वनि आफ्नो स्रोतको चारैतिर फैलिन्छ।
ध्वनि तरङ्ग प्रसारणको प्रक्रिया
ध्वनि जान पदार्थको माध्यम चाहिन्छ: ठोस, तरल वा ग्याँस। कुनै पदार्थ नभएको पूरै खाली ठाउँलाई शून्य ठाउँ भनिन्छ। यसलाई शून्य स्थान पनि भनिन्छ। ध्वनि शून्य ठाउँबाट जान सक्दैन।
ठोस, तरल वा ग्याँसमा कणहरू (अणुहरू) लहरै एकअर्काको छेउमा हुन्छन्। कुनै वस्तुमा कम्पन हुँदा त्यसको छेउको अणु धकेलिन्छ। यो धक्का एउटा अणुबाट अर्को अणुमा सर्दै जान्छ। यसरी धकेलिँदा अणुहरू अगाडि र पछाडि चल्छन्। अणुहरू धकेलिएर नजिक नजिक भएको भागमा तिनीहरू खाँदिएका हुन्छन्: यसलाई खाँदिएको भाग (C) भनिन्छ। अणुहरू टाढा टाढा भएको भागमा तिनीहरू फुकेका हुन्छन्: यसलाई फुकेको भाग (R) भनिन्छ। यसरी माध्यमका अणुहरू पालैपालो खाँदिँदै र फुक्दै ध्वनि तरङ्ग अगाडि बढ्छ।
ध्वनि तरङ्गमा हावाका कणहरू कसरी चल्छन्?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
विभिन्न माध्यममा ध्वनि तरङ्गको प्रसारण
ध्वनि जान ठोस, तरल वा ग्याँस माध्यम चाहिन्छ, तर हरेक माध्यममा यसको वेग फरक हुन्छ।
ठोस माध्यममा
ठोसमा अणुहरू एकअर्काको धेरै नजिक हुन्छन् र एकअर्कासँग कसिलो गरी जोडिएका हुन्छन्। एउटा अणु धकेलिँदा त्यसको छेउका अणु पनि झन्डै तुरुन्तै धकेलिन्छन्। त्यसैले तरङ्ग एक अणुबाट अर्को अणुमा निकै छिटो सर्छ: ठोसमा ध्वनि सबैभन्दा छिटो जान्छ।
तरल माध्यममा
तरलमा अणुहरू ठोसमा भन्दा अलि टाढा टाढा र अलि खुकुला हुन्छन्। धकेलिएको अणुलाई अर्को अणुमा ठोक्किन अलि बढी समय लाग्छ। त्यसकारण तरलमा ध्वनि ठोसमा भन्दा ढिलो जान्छ।
ग्याँस माध्यममा
ग्याँसमा अणुहरू एकअर्काबाट धेरै टाढा हुन्छन्। धकेलिएको अणु अर्को अणुमा ठोक्किन धेरै टाढा जानुपर्छ। त्यसैले ग्याँसमा ध्वनि सबैभन्दा ढिलो जान्छ: ठोस र तरलमा भन्दा निकै ढिलो।
ध्वनिको वेग: ठोस > तरल > ग्याँस।
| माध्यम | ध्वनिको वेग (लगभग) |
|---|---|
| स्टिल | 5200 m/s |
| पानी | 1500 m/s |
| हावा | 0 °C मा 332 m/s (तातो दिनमा करिब 340 m/s) |
के शून्य ठाउँमा ध्वनि जान्छ?
ध्वनि जान ठोस, तरल वा ग्याँस चाहिन्छ। सूर्य र पृथ्वीबिचको ठुलो ठाउँमा हावा छैन: त्यो शून्य ठाउँ हो। त्यसैले सूर्यमा हुने ठुला ठुला विस्फोटको आवाज हामीसम्म कहिल्यै आइपुग्दैन, तर यसको प्रकाश र ताप आइपुग्छ। त्यस्तै चन्द्रमामा हावा नभएकाले त्यहाँ अन्तरिक्षयात्रीहरू छेउछाउमै उभिए पनि सिधै कुरा गर्न सक्दैनन्। उनीहरू हेल्मेटभित्र राखिएका विशेष इलेक्ट्रोनिक यन्त्रबाट रेडियोमा कुरा गर्छन्। प्रकाशजस्तै रेडियो तरङ्ग पनि शून्य ठाउँबाट जान सक्छन्।
चन्द्रमामा छेउछाउ उभिएका दुई जना अन्तरिक्षयात्रीले कुरा गर्न किन रेडियो प्रयोग गर्नुपर्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
अभ्यास (7.4 ध्वनि)
1. मिल्ने शब्द छानेर खाली ठाउँ भर्नुहोस्
यी शब्द प्रयोग गर्नुहोस्: ठोस, शून्य, ध्वनिको स्रोत, ध्वनि, तरल। (एउटा शब्द प्रयोग हुँदैन।)
वस्तुमा कम्पन हुँदा माध्यममा ……… उत्पन्न हुन्छ।
उत्तर
ध्वनि
ध्वनि ……… माध्यममा सबैभन्दा छिटो जान्छ।
उत्तर
ठोस
ध्वनि ……… ठाउँबाट जान सक्दैन।
उत्तर
शून्य
ध्वनि उत्पन्न गर्ने वस्तुलाई ……… भनिन्छ।
उत्तर
ध्वनिको स्रोत। “तरल” शब्द प्रयोग भएन।
2. सही उत्तर छान्नुहोस्
क. कुन माध्यममा ध्वनिको वेग सबैभन्दा धेरै हुन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ख. हावामा ध्वनिको वेग कति हुन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ग. ध्वनि उत्पन्न गर्ने वस्तुलाई के भनिन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
घ. ध्वनिको वेगको कुन क्रम सही हो?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
3. कारण दिनुहोस्
चन्द्रमामा साथीसँग कुरा गर्न विशेष इलेक्ट्रोनिक यन्त्र (रेडियो) चाहिन्छ।
उत्तर
ध्वनि जान ठोस, तरल वा ग्याँस माध्यम चाहिन्छ। चन्द्रमामा हावा नभएकाले नजिकै भए पनि एक जनाको आवाज अर्को जनासम्म पुग्न सक्दैन। रेडियोबाट सन्देश रेडियो तरङ्गका रूपमा जान्छ। यो तरङ्ग शून्य ठाउँबाट पनि जान सक्ने भएकाले अन्तरिक्षयात्रीहरू रेडियो प्रयोग गर्छन्।
ठोसमा ध्वनिको वेग सबैभन्दा बढी हुन्छ।
उत्तर
ठोसमा अणुहरू धेरै नजिक र कसिलो गरी जोडिएका हुन्छन्। एउटा अणु धकेलिँदा छेउको अणु पनि झन्डै तुरुन्तै धकेलिन्छ। त्यसैले ध्वनि तरङ्ग एक अणुबाट अर्को अणुमा निकै छिटो सर्छ।
ग्याँसमा ध्वनिको वेग सबैभन्दा कम हुन्छ।
उत्तर
ग्याँसमा अणुहरू धेरै टाढा टाढा हुन्छन्। धकेलिएको अणु अर्को अणुमा ठोक्किन धेरै टाढा जानुपर्छ। यसरी धक्का बिस्तारै अगाडि सर्ने भएकाले ध्वनि ठोस र तरलमा भन्दा ढिलो जान्छ।
4. तलका प्रश्नको उत्तर लेख्नुहोस्
तरङ्ग भनेको के हो? यो कसरी उत्पन्न हुन्छ?
उत्तर
कुनै वस्तु कम्पन हुँदा त्यसको ऊर्जा माध्यम हुँदै अगाडि सर्ने प्रक्रियालाई तरङ्ग भनिन्छ। तरङ्गबाट माध्यम होइन, ऊर्जा मात्र एक ठाउँबाट अर्को ठाउँमा पुग्छ।
तरङ्ग कम्पन भइरहेको वा हल्लाइएको वस्तुबाट उत्पन्न हुन्छ। जस्तै: पोखरीमा ढुङ्गा खसाल्दा छाल बन्छन्, हातले डोरी झट्कार्दा डोरीमा तरङ्ग दौडिन्छ र कम्पन भइरहेको थालबाट हावामा ध्वनि तरङ्ग बन्छ।
ध्वनि तरङ्गको उत्पत्ति र प्रसारण प्रक्रियालाई चित्रसहित व्याख्या गर्नुहोस्।
उत्तर
उत्पत्ति: ध्वनि तरङ्ग कम्पन भइरहेको वस्तुबाट उत्पन्न हुन्छ: चम्चाले हिर्काएको थाल, मादलको छाला वा लाउडस्पिकर। कम्पन हुँदा छेउको हावा पटक पटक अगाडि धकेलिन्छ र पछाडि तानिन्छ।
प्रसारण: हरेक धक्कामा हावाका अणुहरू खाँदिएर खाँदिएको भाग (C) बन्छ; हरेक पटक पछाडि तानिँदा तिनीहरू फैलिएर फुकेको भाग (R) बन्छ। हरेक अणु अर्को अणुलाई धकेलेर फेरि पछाडि फर्किन्छ। यसरी खाँदिएका र फुकेका भागहरू माध्यम हुँदै बाहिरतिर हाम्रो कानसम्म पुग्छन् (चित्र 7.21)। अणुहरू ध्वनि जाने दिशामै अगाडि र पछाडि मात्र कम्पन गर्छन्: ध्वनि लङ्गिच्युडिनल तरङ्ग हो। यसलाई जान ठोस, तरल वा ग्याँस माध्यम चाहिन्छ र यो शून्य ठाउँबाट जान सक्दैन।
ठोस, तरल र ग्याँस माध्यममा ध्वनि प्रसारण हुँदा के कस्ता समानता र भिन्नता पाइन्छन्?
उत्तर
समानता:
- तीनैमा ध्वनि खाँदिएका र फुकेका भाग बन्दै लङ्गिच्युडिनल तरङ्गका रूपमा जान्छ।
- तीनैमा माध्यमका अणुहरू अगाडि र पछाडि कम्पन गर्दै छेउका अणुलाई धक्का दिन्छन्; माध्यम आफैँ अगाडि जाँदैन।
भिन्नता:
| ठोस | तरल | ग्याँस |
|---|---|---|
| अणुहरू धेरै नजिक | अणुहरू अलि टाढा | अणुहरू धेरै टाढा |
| ध्वनि सबैभन्दा छिटो जान्छ (स्टिलमा करिब 5200 m/s) | ध्वनि अलि ढिलो जान्छ (पानीमा करिब 1500 m/s) | ध्वनि सबैभन्दा ढिलो जान्छ (हावामा करिब 332 m/s) |
हामी आकाशमा बिजुली चम्केको केही बेरपछि मात्र गड्याङगुडुङ सुन्छौँ। यसो हुनुको कारण के हो?
उत्तर
बिजुली चम्कने र गड्याङगुडुङ हुने काम एकै समयमा हुन्छ, तर प्रकाश ध्वनिभन्दा धेरै छिटो जान्छ। प्रकाश एक सेकेन्डमा करिब 3 लाख km जाने भएकाले चम्काइ झन्डै तुरुन्तै हामीसम्म आइपुग्छ। हावामा ध्वनि एक सेकेन्डमा करिब 332–340 m मात्र जान्छ। त्यसैले गड्याङगुडुङ हामीसम्म आइपुग्न केही सेकेन्ड लाग्छ र यो पछि सुनिन्छ।
तपाईँले कक्षाको सबैभन्दा लामो भित्ताको एक छेउमा कान टाँस्नुभयो र अर्को छेउमा तपाईँको साथीले काँटीले भित्तामा बिस्तारै हिर्काउनुभयो। अर्को पटक तपाईँले भित्तामा कान नटाँसी आवाज सुन्ने प्रयास गर्नुभयो। कुन अवस्थामा आवाज सुनिन्छ होला र किन? ध्वनि प्रसारणका आधारमा व्याख्या गर्नुहोस्।
उत्तर
भित्तामा कान टाँस्दा आवाज प्रस्ट सुनिन्छ। कान नटाँस्दा झन्डै सुनिँदैन वा पटक्कै सुनिँदैन।
भित्तामा कान टाँस्दा ध्वनि ठोस भित्ता हुँदै कानसम्म आउँछ। ठोसमा अणुहरू नजिक हुने भएकाले ध्वनि छिटो जान्छ र बाटोमा यसको ऊर्जा धेरै कम खेर जान्छ।
कान नटाँस्दा ध्वनि हावा हुँदै आउनुपर्छ। ग्याँसमा अणुहरू टाढा टाढा हुन्छन्। मधुरो ध्वनि चारैतिर फैलिँदै जाँदा यसको ऊर्जा घट्छ र कानसम्म धेरै थोरै ध्वनि पुग्छ।
खाली कोठा पूरा गर्नुहोस्।
ध्वनि, चारओटा कोठासहित: 1. के हो? 2. स्रोत 3. प्रसारण हुने माध्यम 4. प्रसारण प्रक्रिया
उत्तर
- के हो? कम्पन भइरहेका वस्तुबाट उत्पन्न हुने ऊर्जाको रूप।
- स्रोत: मादल, गितार, घन्टी, बाँसुरी, हाम्रो स्वरतन्त्री।
- प्रसारण हुने माध्यम: ठोस, तरल र ग्याँस (शून्य ठाउँ होइन)।
- प्रसारण प्रक्रिया: माध्यमका अणुहरू खाँदिँदै र फुक्दै लङ्गिच्युडिनल तरङ्गका रूपमा।
कार्यपत्र: दैनिक जीवनमा ऊर्जा: ऊर्जाका रूप र ताप (PDF, 4 पृष्ठ)
कार्यपत्र: दैनिक जीवनमा ऊर्जा: प्रकाश र ध्वनि (PDF, 4 पृष्ठ)
पुस्तकका सबै प्रश्नको अभ्यास गर्नुहोस्; नमिलेका प्रश्न छुट्टै देखिन्छन् →