শাব্দ প্রতিবন্ধকতা কী? অ্যাপ্লিকেশন এবং অনুশীলন - শারীরিক - 2025

শাব্দ ইম্পিডেন্স বা নির্দিষ্ট শাব্দ ইম্পিডেন্স প্রতিরোধের উপাদান মানে শব্দ তরঙ্গ বিনিময় আছে যে। এটি নির্দিষ্ট মাধ্যমের জন্য ধ্রুবক, যা পৃথিবীর অভ্যন্তরে একটি পাথুরে স্তর থেকে জৈবিক টিস্যুতে যায়।

গাণিতিক আকারে জেড হিসাবে শাব্দ প্রতিবন্ধকে বোঝানো:

জেড = ρ.v

চিত্র 1. যখন একটি শব্দ তরঙ্গ দুটি পৃথক মিডিয়ার সীমানায় আঘাত করে, তখন একটি অংশ প্রতিবিম্বিত হয় এবং অন্যটি সংক্রমণিত হয়। সূত্র: উইকিমিডিয়া কমন্স। ক্রিস্টোবাল আইওরুম / সিসি বাই-এসএ (https://creativecommons.org/license/by-sa/4.0)

যেখানে ρ হল ঘনত্ব এবং v মাধ্যমের শব্দের গতি। এই অভিব্যক্তিটি তরল পদার্থে চলা বিমান তরঙ্গের জন্য বৈধ।

এসআই ইন্টারন্যাশনাল সিস্টেম ইউনিটে, ঘনত্ব কেজি / এম ³ এবং গতিবেগ মি / সেকেন্ডে। সুতরাং, অ্যাকোস্টিক প্রতিবন্ধকতার ইউনিটগুলি কেজি / এম ^{2। সে} ।

একইভাবে, শাব্দ প্রতিবন্ধকে চাপ পি এবং বেগের মধ্যে ভাগফল হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়:

জেড = পি / ভি

এইভাবে প্রকাশিত, জেড বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের আর = ভি / আইয়ের সাথে সাদৃশ্য, যেখানে চাপ বর্তমানের ভোল্টেজ এবং বেগের ভূমিকা পালন করে। এসআই-তে জেড-এর অন্যান্য ইউনিটগুলি হবে Pa.s / m বা Ns / m ³, যা পূর্বে দেওয়া হয়েছে তার সম্পূর্ণ সমতুল্য।

সংক্রমণ এবং শব্দ তরঙ্গের প্রতিবিম্ব

জেড ₁ এবং জেড ₂ এর বিভিন্ন প্রতিবন্ধকতার দুটি মাধ্যম যখন থাকে তখন উভয়টির ইন্টারফেসকে আঘাত করে এমন একটি সাউন্ড ওয়েভের অংশ প্রেরণ করা যায় এবং অন্য একটি অংশ প্রতিবিম্বিত হতে পারে। এই প্রতিবিম্বিত তরঙ্গ বা প্রতিধ্বনিটি হ'ল দ্বিতীয় মাধ্যমের গুরুত্বপূর্ণ তথ্য রয়েছে।

চিত্র 2. ঘটনা পালস, স্পন্দিত নাড়ি এবং প্রতিফলিত নাড়ি। সূত্র: উইকিমিডিয়া কমন্স।

তরঙ্গ দ্বারা পরিবহিত শক্তিটি যেভাবে বিতরণ করা হয় তা নির্ভর করে প্রতিফলন সহগ আর এবং সংক্রমণ সহগ টি, সাউন্ড তরঙ্গের বংশ বিস্তার সম্পর্কে অধ্যয়ন করার জন্য দুটি খুব দরকারী পরিমাণের উপর। প্রতিবিম্ব সহগের জন্য এটি ভাগফল:

আর = আই _আর / আই _ও

আমি কোথা থেকে _ণ ঘটনা তরঙ্গ তীব্রতা এবং আমি _দ প্রতিফলিত তরঙ্গের তীব্রতা হয়। একইভাবে আমাদের কাছে সংক্রমণ সহগ রয়েছে:

টি = আই _টি / আই _ও

এখন, এটি দেখানো যেতে পারে যে একটি সমুদ্র তরঙ্গের তীব্রতা এর প্রশস্ততা A এর সাথে সমানুপাতিক:

আই = (1/2) জেড. ω ².এ ²

যেখানে Z হল মাঝারিটির শাব্দ প্রতিবন্ধক এবং ω তরঙ্গের ফ্রিকোয়েন্সি। অন্যদিকে, সংক্রমণ প্রশস্ততা এবং ঘটন প্রশস্ততার মধ্যে ভাগফলটি হ'ল:

এ _টি / এ _ও = ২ জেড ₁ / (জেড ₁ + জেড ₂)

এটি ঘটনাস্থলের প্রশস্ততা এবং তরঙ্গকে সঞ্চারিত তরঙ্গ হিসাবে এই অংশটি I / I _{o টি} প্রকাশ করতে দেয়:

আই _টি / আই _ও = জেড ₂ এ _টি ² / জেড ₁ এ _ও ^{2 2}

এই এক্সপ্রেশনগুলির মাধ্যমে আর এবং টি অ্যাকোস্টিক প্রতিবন্ধী জেডের শর্তে প্রাপ্ত হয়।

সংক্রমণ এবং প্রতিবিম্ব সহগ

উপরের অংশটি হ'ল সংক্রমণ সহগ:

টি = (জেড ₂ / জেড ₁) ² = 4Z ₁ জেড ₂ / (জেড ₁ + জেড ₂) ²

যেহেতু কোনও ক্ষতির কথা বিবেচনা করা হয় না, ঘটনার তীব্রতা সংক্রমণিত তীব্রতা এবং প্রতিফলিত তীব্রতার যোগফল:

I _o = I _r + I _t → (I _r / I _o) + (I _t / I _o) = 1

এটি আমাদের দুটি মিডিয়ার প্রতিবন্ধকতার ক্ষেত্রে প্রতিফলন সহগের জন্য একটি অভিব্যক্তি খুঁজে পেতে দেয়:

আর + টি = 1 → আর = 1 - টি

পদগুলি পুনরায় সাজানোর জন্য কিছুটা বীজগণিত করা, প্রতিবিম্ব সহগ:

আর = 1 - ₄ জেড ₁ জেড ₂ / (জেড ₁ + জেড ₂) ² = (জেড ₁ - জেড ₂) ² / (জেড ₁ + জেড ₂) ²

এবং যেহেতু দ্বিতীয় মাধ্যমের সাথে সম্পর্কিত তথ্যগুলি প্রতিবিম্বিত নাড়িতে পাওয়া যায়, তাই প্রতিবিম্ব সহগ খুব আগ্রহী।

এইভাবে, যখন দুটি মিডিয়া প্রতিবন্ধকতার মধ্যে একটি বৃহত পার্থক্য রাখে, পূর্বের এক্সপ্রেশনটির অঙ্কটি আরও বড় হয়। তারপরে প্রতিফলিত তরঙ্গের তীব্রতা বেশি এবং মাঝারি সম্পর্কে ভাল তথ্য রয়েছে।

তরঙ্গের যে অংশটি দ্বিতীয় মাধ্যমটিতে সঞ্চারিত হয়, ধীরে ধীরে এটি বিবর্ণ হয় এবং শক্তি তাপ হিসাবে বিলুপ্ত হয়।

অ্যাপ্লিকেশন এবং অনুশীলন

সংক্রমণ এবং প্রতিবিম্বের ঘটনাটি বেশ কয়েকটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্ম দেয়, উদাহরণস্বরূপ সোনার দ্বিতীয় বিশ্বযুদ্ধের সময় বিকশিত হয়েছিল এবং অবজেক্টগুলি সনাক্ত করতে ব্যবহৃত হয়েছিল। যাইহোক, বাদুড় এবং ডলফিনের মতো কিছু স্তন্যপায়ী প্রাণীর একটি বিল্ট-ইন সোনার সিস্টেম রয়েছে।

এই বৈশিষ্ট্যগুলি ভূমিকম্পের প্রত্যাশিত পদ্ধতিগুলিতে, আল্ট্রাসাউন্ড মেডিকেল ইমেজিং, হাড়ের ঘনত্ব পরিমাপ এবং ত্রুটি এবং ত্রুটির জন্য বিভিন্ন কাঠামো চিত্রকরণে পৃথিবীর অভ্যন্তর অধ্যয়ন করতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

বাদ্যযন্ত্রটির সাউন্ড প্রতিক্রিয়া মূল্যায়ন করার সময় অ্যাকোস্টিক প্রতিবন্ধকতাও একটি গুরুত্বপূর্ণ পরামিতি।

- অনুশীলন সমাধান 1

জৈবিক টিস্যু চিত্রের আল্ট্রাসাউন্ড কৌশল উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি শব্দ ডাল ব্যবহার করে। প্রতিধ্বনিগুলিতে তারা যে অঙ্গে এবং টিস্যুগুলি অতিক্রম করে সেগুলি সম্পর্কে তথ্য ধারণ করে, যা একটি সফ্টওয়্যার একটি ছবিতে অনুবাদ করার জন্য দায়ী।

ফ্যাট-পেশী ইন্টারফেসে নির্দেশিত একটি আল্ট্রাসাউন্ড ডালটি ছুঁড়ে দেওয়া হয়। সরবরাহিত ডেটা সহ, সন্ধান করুন:

ক) প্রতিটি টিস্যুর শাব্দ প্রতিবন্ধকতা।

খ) চর্বি এবং পেশীগুলির মধ্যে ইন্টারফেসে আল্ট্রাসাউন্ডের শতাংশ প্রতিফলিত হয়।

চর্বি লাগানো

• ঘনত্ব: 952 কেজি / মি ³
• শব্দ গতি: 1450 মি / সে

পেশী

• ঘনত্ব: 1075 কেজি / মি ³
• শব্দ গতি: 1590 মি / সে

সমাধান

প্রতিটি টিস্যুর শাব্দ প্রতিবন্ধটি সূত্রের পরিবর্তে পাওয়া যায়:

জেড = ρ.v

এভাবে:

জেড _{চর্বি} = 952 কেজি / মি ³ এক্স 1450 মি / সে = 1.38 × 10 ⁶ কেজি / মি ².s

জেড _পেশী = 1075 কেজি / মি ³ এক্স 1590 মি / সে = 1.71 × 10 ⁶ কেজি / মি ².s

সমাধান খ

দুটি টিস্যুর ইন্টারফেসে প্রতিফলিত তীব্রতার শতাংশ খুঁজে পেতে, প্রদত্ত প্রতিফলন সহগ:

আর = (জেড ₁ - জেড ₂) ² / (জেড ₁ + জেড ₂) ²

এখানে জেড _{ফ্যাট} = জেড ₁ এবং জেড _পেশী = জেড _2। প্রতিবিম্ব সহগ একটি ধনাত্মক পরিমাণ, যা সমীকরণের স্কোয়ারগুলি দ্বারা গ্যারান্টিযুক্ত।

প্রতিস্থাপন এবং মূল্যায়ন:

আর = (1.38 এক্স 10 ⁶ - 1.71 এক্স 10 ⁶) ² / (1.38 এক্স 10 ⁶ + 1.71 এক্স 10 ⁶) ² = 0.0114।

100 দ্বারা গুণিত করার সময় আমাদের প্রতিফলিত শতাংশ থাকবে: ঘটনার তীব্রতার 1.14%।

- ব্যায়াম সমাধান 2

একটি শব্দ তরঙ্গ 100 ডেসিবেল এর তীব্রতা স্তর এবং সাধারণত জল পৃষ্ঠতলে পড়ে। সংক্রমণ তরঙ্গের তীব্রতা স্তর এবং প্রতিফলিত তরঙ্গটি নির্ধারণ করুন।

ডেটা:

পানি

• ঘনত্ব: 1000 কেজি / মি ³
• শব্দ গতি: 1430 মি / সে

বায়ু

• ঘনত্ব: 1.3 কেজি / মি ³
• শব্দ গতি: 330 মি / সে

সমাধান

এল তীর হিসাবে চিহ্নিত সাউন্ড ওয়েভের ডেসিবেলে তীব্রতা স্তর মাত্রাবিহীন এবং সূত্র দ্বারা প্রদত্ত:

এল = 10 লগ (আই / 10 ^-12)

উভয় পক্ষের 10 এ উঠছে:

10 ^{এল / 10} = আই / 10 ^-12

এল = 100 যেহেতু এটির ফলাফল:

আই / 10 ^-12 = 10 ¹⁰

তীব্রতার ইউনিটগুলি প্রতি ইউনিট ক্ষেত্রের পাওয়ারের ক্ষেত্রে দেওয়া হয়। আন্তর্জাতিক ব্যবস্থায় এগুলি ওয়াট / এম ² । অতএব, ঘটনা তরঙ্গের তীব্রতা হ'ল:

আমি _o = 10 ¹⁰ । 10 ^-12 = 0.01 ডাব্লু / এম ² ।

সংক্রমণ তরঙ্গের তীব্রতা খুঁজতে, সংক্রমণ সহগ গণনা করা হয়, এবং তারপরে ঘটনার তীব্রতার দ্বারা বহুগুণ হয়।

সম্পর্কিত প্রতিবন্ধকতা হ'ল:

জেড _পানি = 1000 কেজি / মি ³ এক্স 1430 মি / সে = 1.43 × 10 ⁶ কেজি / মি ².s

জেড _{বায়ু} = 1.3 কেজি / মি ³ এক্স 330 মি / সে = 429 কেজি / মি ².s

প্রতিস্থাপন এবং মূল্যায়ন:

টি = ₄ জেড ₁ জেড ₂ / (জেড ₁ + জেড ₂) ² = 4 × 1.43 এক্স 10 ⁶ এক্স 429 / (1.43 এক্স 10 ⁶ + 429) ² = 1.12 এক্স 10 ^-3

সুতরাং, সংক্রমণ তরঙ্গের তীব্রতা হ'ল:

আমি _টি = 1.12 x 10 ^-3 x 0.01 ডাব্লু / এম ² = 1.12 এক্স 10 ^-5 ডাব্লু / এম ²

ডেসিবেলে এর তীব্রতা স্তর দ্বারা গণনা করা হয়:

এল _টি = 10 লগ (আই _টি / 10 ^-12) = 10 লগ (1.12 x 10 ^-5 / 10 ^-12) = 70.3 ডিবি

তার অংশের জন্য, প্রতিচ্ছবি সহগ:

আর = 1 - টি = 0.99888

এটি দিয়ে প্রতিফলিত তরঙ্গের তীব্রতা হ'ল:

আমি _আর = 0.99888 x 0.01 ডাব্লু / এম ² = 9.99 এক্স 10 ^-3 ডাব্লু / এম ²

এবং এর তীব্রতা স্তর:

এল _টি = 10 লগ (_আইআর / 10 ^-12) = 10 লগ (9.99 x 10 ^-3 / 10 ^-12) = 100 ডিবি

তথ্যসূত্র

1. অ্যান্ডরিসেন, এম। 2003. এইচএসসি পদার্থবিজ্ঞান কোর্স। Jacaranda।
2. বারানেক, এল। 1969. অ্যাকোস্টিকস। দ্বিতীয় সংস্করণ. সম্পাদকীয় হিস্পানো আমেরিকা।
3. কিনসলার, এল। 2000. অ্যাকোস্টিকসের মূলসূত্র als উইলে ও সন্স
4. লোরি, ডাব্লু। 2007. জিওফিজিক্সের ফান্ডামেন্টালস। 2nd। সংস্করণ। ক্যামব্রিজ ইউনিভার্সিটি প্রেস.
5. উইকিপিডিয়া। শব্দের সংরোধ. পুনরুদ্ধার: en.wikedia.org থেকে।