அடடே அறிவியல்: காற்றால் வரும் முரசொலி!

பள்ளிகளில் மாணவர்கள் அணிவகுப்பு நடைபெறும்போது டிரம் வாசிப்பதைப் பார்த்திருப்பீர்கள். டிரம் இசைக்கு ஏற்ப மாணவர்கள் நடந்து செல்வார்கள் அல்லவா? டிரம் மற்றும் முரசுகளை வாசிக்கும்போது அவற்றின் ஒலி நீண்ட தூரத்துக்குக் கேட்கும். அது ஏன் தெரியுமா? ஒரு சோதனை செய்தால் காரணம் தெரிந்துவிடும்.

தேவையான பொருள்கள்:

பலூன்கள், கூம்பு வடிவ பிளாஸ்டிக் உருளை, சிறிய பிளாஸ்டிக் குழாய், பசை டேப், கத்தரிக்கோல்.

சோதனை

1. கொஞ்சம் தடிமனாக இருக்கும் அட்டையைக் கூம்பு வடிவ உருளையாகச் செய்துகொள்ளுங்கள் அல்லது கூம்பு வடிவ பிளாஸ்டிக் உருளையையும் பயன்படுத்தலாம்.

2. ஒரு பலூனை இரண்டுபுறமும் வெட்டிக்கொள்ளுங்கள். ஒரு பகுதியை உருளையின் சிறிய பகுதியில் பசை டேப்பைக் கொண்டு ஒட்டுங்கள்.

3. பலூனின் மறுமுனையை (பேனாவின் உடற்பகுதி) பிளாஸ்டிக் குழாயோடு பசை டேப்பால் ஒட்டுங்கள்.

4. ஊதும் பகுதியை வாயில் வைத்துக் காற்றை ஊதுங்கள். ஒலி வருகிறதா எனப் பாருங்கள். எந்த ஒலியும் வராது.

5. இப்போது கூம்பின் பெரிய பகுதியை வாயில் வைத்து ஊதுங்கள். இப்போதும் ஒலி வராது.

6. ஊதும் பகுதியைக் கிடைமட்டமாகவும் (Horizontal) கூம்பைக் கீழ்நோக்கி செங்குத்தாகவும் (Vertical) வைத்து ஊதுங்கள். இப்போது அவ்வளவாக ஒலி கேட்காது.

7. செங்குத்து நிலையில் உள்ள பலூனைச் சற்று இழுத்துக் காற்றை ஊதுங்கள். என்ன நடக்கிறது எனப் பாருங்கள். சங்கு ஒலிப்பது போல் பெரிய ஒலியைக் கேட்கலாம். இதற்கு என்ன காரணம்?

நடப்பது என்ன?

ஒலி என்பது ஒரு வகையான ஆற்றல். பொருள்கள் அதிர்வடைவதால் ஒலி உண்டாகிறது. இழுத்துக் கட்டப்பட்டக் கம்பியைச் சுண்டுவதாலும் புல்லாங்குழலை ஊதுவதாலும் ஒரு பொருளைத் தட்டுவதாலும் அதிர்வுகளை ஏற்படுத்தி ஒலியை உருவாக்க முடியும் அல்லவா? நமது குரல்வளையில் உள்ள குரல் நாண்கள் அதிர்வதால் நம்மால் ஒலி எழுப்பிப் பேச முடிகிறது. ஒலி எல்லாப் பொருள்களிலும் பரவும். ஒலி வெற்றிடத்தில் பரவாது. ஒலி அதிர்வுகள் சீராகவும் ஒழுங்காகவும் கேட்பதற்கு இனிமையாகவும் இருந்தால் அது இசை ஒலி எனப்படும். வீணை, புல்லாங்குழலிருந்து வரும் ஒலி இசை ஒலியே.

ஒலி அதிர்வுகள் ஒழுங்கற்றதாகவும் சீரற்றதாகவும் கேட்க இனிமையற்றதாகவும் இருந்தால் அது இரைச்சல் எனப்படும். இடி, வெடி சத்தம், வாகனம் ஆகியவை இரைச்சலையே ஏற்படுத்துகின்றன. சுருதி ((Pitch)) ஒலிச்செறிவு, சுரப்பண்பு (Timbre) ஆகியவை இசையொலியின் பண்புகள் ஆகும். சுருதி என்பது ஒலியின் அதிர்வெண்ணைக் (Frequency) குறிக்கும். ஒலிச்செறிவு ஒலி அலைகளின் வீச்சையும் (amplitude), அதிர்வடையும் பரப்பையும் பொறுத்தது. ஒரே சுருதியும் ஒரே செறிவும் உள்ள அதிர்வுகள் வெவ்வேறு இசைக்கருவிகளால் எழுப்பப்படும்போது தோன்றும் ஒலிகளை வேறுபடுத்தி அறியும் பண்பே சுரப்பண்பு ஆகும்.

சோதனையில் கூம்பு உருளையை நேராக வைத்து ஊதும்போது கூம்பு வழியாகக் காற்று முழுவதும் வெளிவந்து விடுகிறது. காற்று அதிர்வடைவதில்லை. அதனால் ஒலி வருவதில்லை. கூம்பு உருளையைத் திருப்பிவைத்து உருளையின் பெரிய பகுதி வழியாக ஊதும்போதும் காற்று அதிர்வடையாத காரணத்தால் ஒலி உருவாவதில்லை. ஊதும்பகுதியைக் கிடைமட்டமாகவும் உருளையைச் செங்குத்தாகவும் வைத்து ஊதும்போதும் காற்று அதிர்வடையாததால் ஒலி உண்டாவதில்லை.

ஆனால், செங்குத்து நிலையில் பலூனை இழுத்து ஊதும்போது மிகச் சிறிய வழியில் காற்று செல்கிறது. இந்த இடத்தில் காற்று மூலக்கூறுகள் அதிர்வடைகின்றன. மேலும் உருளையின் மேற்பரப்பில் கட்டப்பட்டிருக்கும் பலூனும் அதிர்வடைவதால் அதிகச் செறிவுடைய சத்தத்தில் ஒலியைக் கேட்க முடிகிறது. அதிர்வடையும் பரப்பு அதிகமாக இருப்பதால்தான் அதிக செறிவுடைய ஒலி உருவாகிறது. இவ்வாறு தோன்றும் ஒலியில் அலைகளின் வீச்சு அதிகம். அதிர்வடையும் பரப்பு அதிகமாகும்போது தோன்றும் ஒலியின் செறிவும் அதிகரிக்கும். இதுவே இந்தச் சோதனையின் முடிவு. ஒலிச்செறிவு அதிகமாக இருப்பதால் அது நீண்ட தொலைவுக்குக் கேட்கும்.

பயன்பாடு

உள்ளீடற்ற (Hollow) ஒரு பொருளின் மீது வட்டவடிவச் சட்டத்தில் இழுத்துக் கட்டப்பட்ட தோல் கருவியே டிரம் என்றழைக்கப்படும் முரசு. சில முரசுகளில் இரண்டு பக்கமும் ஒலி எழுப்பும் தோல் இணைக்கப்பட்டிருக்கும். தபேலா, மிருதங்கம், மத்தளம் போன்று முரசுகளிலும் ஒரு பரப்பைத் தட்டி அதிர்வடையச் செய்து ஒலி எழுப்பலாம். கோயில்களில் உள்ள முரசுகளும் போர் முரசுகளும் இந்த வகையைச் சார்ந்த ஒலி எழுப்பும் கருவிகளே.

முரசுகளைக் குச்சியாலோ கையாலோ தட்டி ஒலி எழுப்பலாம். சோதனையில் பயன்படுத்திய கூம்பு உருளையை முரசின் உள்ளீடற்ற பொருளாகவும், உருளையின் மேற்பரப்பில் உள்ள பலூனை முரசின் மேற்பரப்பில் இழுத்துக் கட்டப்பட்ட தோலாகவும், பலூன் இணைக்கப்பட்ட உருளையை முரசாகவும் கற்பனை செய்து கொள்கிறீர்களா?

பலூனுடன் இணைக்கப்பட்ட பிளாஸ்டிக் குழாய் வழியாக ஊதும்போது உருளையின் மேற்பரப்பில் உள்ள தோலும் உருளைக்குள் அடைபட்டுள்ள காற்றும் அதிர்வடைந்து அதிகச் செறிவுடைய ஒலியை உருவாக்கியது அல்லவா? அதைப் போலவே முரசின் மேற்பரப்பைக் குச்சியால் தட்டும்போது பரப்பு மேலும் கீழும் அதிர்வடைந்து, முரசுக்குள்ளே உள்ள காற்றை அதிர்வடையச் செய்கிறது. எனவே முரசு அதிகச் செறிவுடைய ஒலியை உண்டாக்குகிறது.

முரசின் வடிவமும் அளவும் ஒலியின் செறிவைப் பாதிக்கும். அதிகப் பரப்பு கொண்ட முரசு ஏற்படுத்தும் ஒலியின் சுருதி குறைவாகவும், குறைந்த பரப்பு அதிக சுருதி கொண்ட ஒலியையும் உருவாக்கும். முரசின் அளவு சிறியதாக இருந்தால் ஒலியின் சுருதி அதிகமாக இருக்கும். முரசில் உள்ள தோலின் இழுவிசைக்கு ஏற்ப ஒலியின் சுருதியை மாற்றலாம். இழுவிசை அதிகமாகும்போது சுருதியும் அதிகமாகும். தடித்த தோல் குறைந்த சுருதியையும் மெல்லிய தோல் அதிக சுருதியைக் கொண்ட ஒலியையும் உருவாக்கும்.

கோயில் முரசு, போர் முரசு, இசை முரசு ஆகியவை எப்படி வேலை செய்கின்றன என உங்களுக்குப் புரிந்திருக்குமே.

- கட்டுரையாளர்: இயற்பியல் பேராசிரியர், அறிவியல் எழுத்தாளர்
தொடர்புக்கு: aspandian59@gmail.com