প্রকৌশল শব্দবিজ্ঞান/শব্দতরঙ্গের অ্যাটেনুয়েশন
পরিচিতি
[সম্পাদনা]যখন শব্দ কোনো মাধ্যমের মধ্য দিয়ে ভ্রমণ করে, তখন এর তীব্রতা দূরত্বের সাথে সাথে কমে যায়। তরঙ্গের শক্তির এই দুর্বলতা দুটি প্রাথমিক কারণে ঘটে: বিক্ষিপ্তকরণ এবং শোষণ। বিক্ষিপ্তকরণ এবং শোষণের সম্মিলিত প্রভাবকে অ্যাটেনুয়েশন (ক্ষীণতা) বলা হয়। কম দূরত্ব বা স্বল্প সময়ের জন্য শব্দ তরঙ্গে ক্ষীণতার প্রভাব সাধারণত উপেক্ষা করা যেতে পারে। তবুও, ব্যবহারিক কারণে এটি বিবেচনা করা উচিত। আমাদের আলোচনায়, এ পর্যন্ত শব্দ শুধুমাত্র তরঙ্গের বিস্তারের মাধ্যমে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়েছে, যেমন যখন আমরা গোলাকার এবং নলাকার তরঙ্গ বিবেচনা করি। তবে এই ক্ষেত্রে শব্দের এই ক্ষয় আসলে শক্তি ক্রমবর্ধমান অঞ্চলে ছড়িয়ে পড়ার সাথে সম্পর্কিত জ্যামিতিক প্রভাবের কারণে ঘটে এবং মোট শক্তির কোনো প্রকৃত ক্ষতির কারণে নয়।
ক্ষীণতার প্রকারভেদ
[সম্পাদনা]উপরে উল্লিখিত হিসাবে ক্ষীণতা শোষণ এবং বিক্ষিপ্তকরণ উভয় কারণেই ঘটে। শোষণ সাধারণত মাধ্যমের কারণে ঘটে। এটি সান্দ্রতা এবং তাপ পরিবাহিতা উভয় দ্বারা শক্তি হ্রাসের কারণে হতে পারে। উপাদানের আয়তন বড় হলে শোষণজনিত ক্ষীণতা গুরুত্বপূর্ণ। বিক্ষিপ্তকরণ ক্ষীণতার দ্বিতীয় কারণ, তা গুরুত্বপূর্ণ হয় যখন আয়তন ছোট হয় বা পাতলা নালী এবং ছিদ্রযুক্ত পদার্থের ক্ষেত্রে।
সান্দ্রতা এবং তাপ পরিবাহিতা
[সম্পাদনা]যখনই কোনো মাধ্যমের কণাগুলির মধ্যে আপেক্ষিক গতি থাকে, যেমন তরঙ্গ বিস্তারের ক্ষেত্রে, তখন শক্তি রূপান্তর ঘটে। এটি মাধ্যমের কণাগুলির মধ্যে সান্দ্র শক্তির চাপের কারণে হয়। যে শক্তি হারায় তা তাপে রূপান্তরিত হয়। এই কারণে, একটি শব্দ তরঙ্গের তীব্রতা দূরত্বের বিপরীত বর্গ অপেক্ষা দ্রুততর হারে হ্রাস পায়। গ্যাসগুলিতে সান্দ্রতা বেশিরভাগ ক্ষেত্রে তাপমাত্রার উপর নির্ভরশীল। এইভাবে, আপনি তাপমাত্রা বাড়ানোর সাথে সাথে সান্দ্র শক্তি বৃদ্ধি পায়।
সীমানা স্তরজনিত ক্ষয়
[সম্পাদনা]এক বিশেষ ধরনের শোষণ ঘটে যখন একটি শব্দ তরঙ্গ কোনো সীমানার ওপর দিয়ে প্রবাহিত হয়, যেমন একটি কঠিন পৃষ্ঠের ওপর দিয়ে তরল প্রবাহিত হলে। এই ধরনের পরিস্থিতিতে, পৃষ্ঠের সাথে সরাসরি সংস্পর্শে থাকা তরলকে স্থির থাকতে হয়। তরলের পরবর্তী স্তরগুলির বেগ কঠিন পৃষ্ঠ থেকে দূরত্ব বাড়ার সাথে সাথে বৃদ্ধি পায়, যেমনটি নিচের চিত্রে দেখানো হয়েছে।
বেগের এই ঢাল সান্দ্রতার সাথে সম্পর্কিত একটি অভ্যন্তরীণ চাপের সৃষ্টি করে, যা ভরবেগের ক্ষয় ঘটায়। ভরবেগের এই ক্ষয় পৃষ্ঠের কাছাকাছি তরঙ্গের বিস্তার হ্রাস করে। যে অঞ্চলের ওপর দিয়ে তরলের বেগ তার স্বাভাবিক বেগ থেকে শূন্যে নেমে আসে, তাকে অ্যাকোস্টিক বাউন্ডারি লেয়ার বলা হয়। সান্দ্রতার কারণে অ্যাকোস্টিক বাউন্ডারি লেয়ারের পুরুত্বকে এভাবে প্রকাশ করা যেতে পারে:
যেখানে হলো শিয়ার সান্দ্রতা সংখ্যা। আদর্শ তরলগুলির কোনো বাউন্ডারি লেয়ারের পুরুত্ব থাকবে না, যেহেতু ।
শিথিলকরণ
[সম্পাদনা]ক্ষীণতা (অ্যাটেনুয়েশন) শিথিলকরণ নামক একটি প্রক্রিয়ার মাধ্যমেও ঘটতে পারে। ক্ষীণতা সম্পর্কিত এই আলোচনার আগে একটি মৌলিক অনুমান ছিল যে, কোনো তরল বা মাধ্যমের চাপ বা ঘনত্ব কেবল ঘনত্ব এবং তাপমাত্রার তাৎক্ষণিক মানের উপর নির্ভরশীল, এই পরিবর্তনশীলগুলির পরিবর্তনের হারের উপর নয়। তবে, যখনই কোনো পরিবর্তন ঘটে, ভারসাম্য বিঘ্নিত হয় এবং একটি নতুন স্থানীয় ভারসাম্য অর্জিত না হওয়া পর্যন্ত মাধ্যমটি নিজেকে সামঞ্জস্য করে। এটি তাৎক্ষণিকভাবে ঘটে না, এবং চাপ ও ঘনত্ব মাধ্যমে পরিবর্তিত হতে থাকে। এই নতুন ভারসাম্য অর্জনে যে সময় লাগে, তাকে শিথিলকরণ সময় () বলা হয়। ফলস্বরূপ, কম্পাঙ্ক বাড়ার সাথে সাথে শব্দের গতি একটি প্রাথমিক মান থেকে সর্বোচ্চ মানে বৃদ্ধি পাবে। আবারও, শিথিলকরণের সাথে যুক্ত শক্তি ক্ষয় যান্ত্রিক শক্তির তাপে রূপান্তরিত হওয়ার কারণেই ঘটে।
ক্ষয় নিরূপণের মডেল
[সম্পাদনা]নিম্নলিখিত আলোচনাটি একটি সমতল তরঙ্গের জন্য করা হয়েছে। তরঙ্গ সংখ্যার জন্য একটি জটিল রাশি যোগ করার মাধ্যমে ক্ষতি প্রবর্তন করা যেতে পারে:
যা সময়ের সমাধানের মধ্যে প্রতিস্থাপন করলে পাওয়া যায়
একটি নতুন পদ সহ, যা একটি জটিল তরঙ্গ সংখ্যা ব্যবহারের ফলে পাওয়া গেছে। লক্ষ্য করুন এর মান বৃদ্ধির সাথে সাথে বিস্তারের এক্সপোনেনশিয়াল ক্ষয় বোঝাতে -এর আগে একটি ঋণাত্মক চিহ্ন (−) রয়েছে।
কে শোষণ সহগ বলা হয়, যার একক হলো 'নেপার প্রতি একক দূরত্ব' এবং দশা গতির সাথে সম্পর্কিত। শোষণ সহগ কম্পাঙ্কের উপর নির্ভরশীল এবং সাধারণত শব্দের কম্পাঙ্কের বর্গের সমানুপাতিক। তবে, নিচে দেখানো বিভিন্ন শোষণ প্রক্রিয়া বিবেচনা করার সময় এর সম্পর্ক পরিবর্তিত হয়।
কণাগুলির বেগ এভাবে প্রকাশ করা যেতে পারে:
এই চলমান তরঙ্গের ইম্পিডেন্স হবে
এ থেকে আমরা দেখতে পাই যে, একটি ক্ষীণ তরঙ্গের তীব্রতা হ্রাসের হার হলো
তথ্যসূত্র
[সম্পাদনা]উড, এ. এ টেক্সটবুক অফ সাউন্ড। লন্ডন: বেল, ১৯৫৭।
ব্ল্যাকস্টক, ডেভিড। ফান্ডামেন্টালস অফ ফিজিক্যাল অ্যাকোস্টিকস। নিউ ইয়র্ক: উইলি, ২০০০।