कण वेग

कण वेग एक संचरण माध्यम में एक कण (वास्तविक या काल्पनिक) का वेग है क्योंकि यह एक तरंग को प्रसारित करता है। कण वेग की इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली मीटर प्रति सेकंड (एम/एस) है। कई मामलों में यह ध्वनि की तरह दबाव की अनुदैर्ध्य तरंग होती है, लेकिन यह एक अनुप्रस्थ तरंग भी हो सकती है, जैसा कि किसी तने हुए तार के कंपन के साथ होता है।

जब हवा जैसे तरल पदार्थ के माध्यम से ध्वनि तरंग पर लागू किया जाता है, तो कण वेग द्रव पार्सल की भौतिक गति होगी क्योंकि यह ध्वनि तरंग यात्रा की दिशा में आगे और पीछे चलती है।

कण वेग को तरंग की गति के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए क्योंकि यह माध्यम से गुजरता है, अर्थात ध्वनि तरंग के मामले में कण वेग ध्वनि की गति के समान नहीं होता है। लहर अपेक्षाकृत तेजी से चलती है, जबकि कण अपेक्षाकृत छोटे कण वेग के साथ अपनी मूल स्थिति के आसपास दोलन करते हैं। कण वेग को व्यक्तिगत अणुओं के वेग, गैसों के गतिज सिद्धांत#अणुओं की गति के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए।

ध्वनि से जुड़े अनुप्रयोगों में, कण वेग को आमतौर पर लघुगणकीय डेसिबल स्केल का उपयोग करके मापा जाता है जिसे कण वेग स्तर कहा जाता है। ज्यादातर प्रेशर सेंसर (माइक्रोफ़ोन) का उपयोग ध्वनि के दबाव को मापने के लिए किया जाता है, जिसे बाद में ग्रीन के कार्य का उपयोग करके वेग क्षेत्र में प्रचारित किया जाता है।

गणितीय परिभाषा

कण वेग, निरूपित $\mathbf {v}$, द्वारा परिभाषित किया गया है

$\mathbf {v} ={\frac {\partial \mathbf {\delta } }{\partial t}}$

कहाँ $\delta$ कण विस्थापन है।

प्रगतिशील साइन लहरें

एक प्रगतिशील साइन लहर का कण विस्थापन किसके द्वारा दिया जाता है

$\delta (\mathbf {r} ,\,t)=\delta _{\mathrm {m} }\cos(\mathbf {k} \cdot \mathbf {r} -\omega t+\varphi _{\delta ,0}),$

कहाँ

• $\delta _{\mathrm {m} }$ कण विस्थापन का आयाम है;
• $\varphi _{\delta ,0}$ कण विस्थापन का चरण बदलाव है;
• $\mathbf {k}$ कोणीय तरंगवेक्टर है;
• $\omega$ कोणीय आवृत्ति है।

यह इस प्रकार है कि ध्वनि तरंग x के प्रसार की दिशा में कण वेग और ध्वनि दबाव द्वारा दिया जाता है

$v(\mathbf {r} ,\,t)={\frac {\partial \delta (\mathbf {r} ,\,t)}{\partial t}}=\omega \delta \cos \!\left(\mathbf {k} \cdot \mathbf {r} -\omega t+\varphi _{\delta ,0}+{\frac {\pi }{2}}\right)=v_{\mathrm {m} }\cos(\mathbf {k} \cdot \mathbf {r} -\omega t+\varphi _{v,0}),$

$p(\mathbf {r} ,\,t)=-\rho c^{2}{\frac {\partial \delta (\mathbf {r} ,\,t)}{\partial x}}=\rho c^{2}k_{x}\delta \cos \!\left(\mathbf {k} \cdot \mathbf {r} -\omega t+\varphi _{\delta ,0}+{\frac {\pi }{2}}\right)=p_{\mathrm {m} }\cos(\mathbf {k} \cdot \mathbf {r} -\omega t+\varphi _{p,0}),$

कहाँ

• $v_{\mathrm {m} }$ कण वेग का आयाम है;
• $\varphi _{v,0}$ कण वेग का चरण बदलाव है;
• $p_{\mathrm {m} }$ ध्वनिक दबाव का आयाम है;
• $\varphi _{p,0}$ ध्वनिक दबाव का चरण बदलाव है।

लाप्लास के रूपांतरों को लेना $v$ और $p$ समय उपज के संबंध में

${\hat {v}}(\mathbf {r} ,\,s)=v_{\mathrm {m} }{\frac {s\cos \varphi _{v,0}-\omega \sin \varphi _{v,0}}{s^{2}+\omega ^{2}}},$

${\hat {p}}(\mathbf {r} ,\,s)=p_{\mathrm {m} }{\frac {s\cos \varphi _{p,0}-\omega \sin \varphi _{p,0}}{s^{2}+\omega ^{2}}}.$

तब से $\varphi _{v,0}=\varphi _{p,0}$, विशिष्ट ध्वनिक प्रतिबाधा का आयाम द्वारा दिया जाता है

$z_{\mathrm {m} }(\mathbf {r} ,\,s)=|z(\mathbf {r} ,\,s)|=\left|{\frac {{\hat {p}}(\mathbf {r} ,\,s)}{{\hat {v}}(\mathbf {r} ,\,s)}}\right|={\frac {p_{\mathrm {m} }}{v_{\mathrm {m} }}}={\frac {\rho c^{2}k_{x}}{\omega }}.$

नतीजतन, कण वेग का आयाम कण विस्थापन और ध्वनि दबाव से संबंधित है

$v_{\mathrm {m} }=\omega \delta _{\mathrm {m} },$

$v_{\mathrm {m} }={\frac {p_{\mathrm {m} }}{z_{\mathrm {m} }(\mathbf {r} ,\,s)}}.$

कण वेग स्तर

For other uses, see Sound level.

ध्वनि वेग स्तर (SVL) या ध्वनिक वेग स्तर या कण वेग स्तर एक संदर्भ मूल्य के सापेक्ष ध्वनि के प्रभावी कण वेग का एक स्तर (लघुगणकीय मात्रा) है।
ध्वनि वेग स्तर, निरूपित एल_v और डेसिबल में मापा जाता है, द्वारा परिभाषित किया जाता है

$L_{v}=\ln \!\left({\frac {v}{v_{0}}}\right)\!~\mathrm {Np} =2\log _{10}\!\left({\frac {v}{v_{0}}}\right)\!~\mathrm {B} =20\log _{10}\!\left({\frac {v}{v_{0}}}\right)\!~\mathrm {dB} ,$

कहाँ

• v मूल माध्य वर्ग कण वेग है;
• वि₀ संदर्भ कण वेग है;
• 1 Np = 1 द्वारा है;
• 1 B = 1/2 ln 10 डेसिबल है;
• 1 dB = 1/20 ln 10 डेसिबल है।

हवा में आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला रेफरेंस पार्टिकल वेलोसिटी है

$v_{0}=5\times 10^{-8}~\mathrm {m/s} .$

इस संदर्भ का उपयोग करते हुए ध्वनि वेग स्तर के लिए उचित अंकन हैं L_{v/(5 × 10⁻⁸ m/s)} या L_v (re 5 × 10⁻⁸ m/s), लेकिन अंकन dB SVL, dB(SVL), डीबीएसवीएल, या डीबी_SVL बहुत आम हैं, भले ही उन्हें एसआई द्वारा स्वीकार नहीं किया गया हो।

यह भी देखें

• आवाज़
• ध्वनि कण
• कण विस्थापन
• कण त्वरण

बाहरी संबंध

• Ohm's Law as Acoustic Equivalent. Calculations
• Relationships of Acoustic Quantities Associated with a Plane Progressive Acoustic Sound Wave
• The particle Velocity Can Be Directly Measured with a Microflown
• Particle velocity measured with Weles Acoustics sensor - working principle
• Acoustic Particle-Image Velocimetry. Development and Applications