This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
കമ്പനം
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
കമ്പനം
Vibration
ഒരു സന്തുലനസ്ഥാനത്തെ അപേക്ഷിച്ച്‌ ഒരു വസ്‌തുവിന്റെ സ്ഥാനാന്തരത്തില്‍ നിശ്ചിതസമയക്രമത്തോടെ ആവര്‍ത്തിച്ചുണ്ടാകുന്ന മാറ്റം. ഉദാ. ഊഞ്ഞാലിന്റെ ദോലനം (ചിത്രം 1), മീട്ടിയ വീണക്കമ്പിയുടെ ചലനം, ചെണ്ടത്തോലില്‍ അടിച്ചാല്‍ ഉണ്ടാകുന്ന ചലനം, പഴകിയ വാഹനങ്ങള്‍ വേഗത്തിലോടിക്കുമ്പോള്‍ ഉണ്ടാകുന്ന വിറയല്‍. എല്ലാ ശബ്‌ദങ്ങളുടെയും ഉറവിടം കമ്പനമാണ്‌. ഒരു സെക്കണ്ടിലുണ്ടാകുന്ന കമ്പനങ്ങളുടെ എണ്ണത്തെ അതിന്റെ ആവൃത്തി (frequency) എന്നു പറയുന്നു. ഏകകം ഹെര്‍ട്‌സ്‌ (Hz). 20 മുതല്‍ 20,000 വരെ Hz ആവൃത്തിയുള്ള ശബ്‌ദങ്ങളേ മനുഷ്യകര്‍ണത്തിനു കേള്‍ക്കാന്‍ കഴിയൂ. ചില ആവൃത്തിയിലുള്ള കമ്പനങ്ങള്‍ ശ്രവണസുഖം നല്‍കുമ്പോള്‍ മറ്റുചിലവ അരോചകങ്ങളായി നമുക്കനുഭവപ്പെടുന്നു.
കമ്പനം സംഭവിക്കുമ്പോള്‍ പദാര്‍ഥകണങ്ങള്‍ക്ക്‌ സന്തുലനസ്ഥാനത്തെ അപേക്ഷിച്ച്‌ സംഭവിക്കുന്ന ഏറ്റവും കൂടിയ സ്ഥാനാന്തരത്തെ(Displacement)യാണ്‌ ആയതി (Amplitude) എന്നു പറയുന്നത്‌. ഒരു മാധ്യമത്തിലെ ഒരു ബിന്ദുവില്‍ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്ന കമ്പനങ്ങള്‍ തരംഗങ്ങളായി അതേ ആവൃത്തിയോടെ ചുറ്റും വ്യാപിക്കുന്നു. ഇവയെ പ്രഗാമിതരംഗങ്ങള്‍ (Progressive waves) എന്നു പറയുന്നു. പ്രഗാമിതരംഗങ്ങള്‍ രണ്ടു വിധമാകാം: അനുദൈര്‍ഘ്യതരംഗങ്ങളും (longitudinal waves) അനുപ്രസ്ഥതരംഗങ്ങളും (transverse waves).
തരംഗസംചരണത്തിന്റെ അതേ ദിശയിലാണ്‌ മാധ്യമത്തിലെ കണങ്ങള്‍ കമ്പനം ചെയ്യുന്നതെങ്കില്‍ അതിനെയാണ്‌ അനുദൈര്‍ഘ്യതരംഗം എന്നു പറയുന്നത്‌. ഉദാ: ഒരു ട്യൂണിങ്‌ ഫോര്‍ക്കിന്റെ ഭുജങ്ങള്‍ മുന്നോട്ടും പിന്നോട്ടും കമ്പനം ചെയ്യുമ്പോള്‍ (ചിത്രം 2) അതിന്റെ സമീപത്തുള്ള വായുതന്മാത്രകളും മുന്നോട്ടും പിന്നോട്ടും കമ്പനം ചെയ്യാന്‍ നിര്‍ബന്ധിതമാകുന്നു. ഭുജം മുന്നോട്ടു നീങ്ങുമ്പോള്‍ വായു മുന്നോട്ടു തള്ളപ്പെടുന്നതുമൂലം മര്‍ദം കൂടിയ ഒരു മേഖല അഥവാ സംഘനനം (Condensation) സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു. ഭുജം പിന്നോട്ടു നീങ്ങുമ്പോള്‍ മര്‍ദം കുറഞ്ഞ മേഖല അഥവാ വിരളനം (rarefaction) ഉണ്ടാകുന്നു. വായു തന്മാത്രകള്‍ അപ്പോള്‍ പിന്നോട്ടു സഞ്ചരിക്കുന്നു. ആവര്‍ത്തിക്കപ്പെടുന്ന ഈ സംഘനനവിരളനങ്ങളാണ്‌ വായുവില്‍ ശബ്‌ദതരംഗങ്ങളായി വ്യാപിക്കുന്നത്‌. ഇവിടെ വായുതന്മാത്രകള്‍ തരംഗത്തിന്റെ വ്യാപനദിശയില്‍ത്തന്നെയാണ്‌ (മുന്നോട്ടും പിന്നോട്ടും) സഞ്ചരിക്കുന്നത്‌.
തരംഗസംചരണത്തിന്റെ ദിശയ്‌ക്കു ലംബമായാണ്‌ മാധ്യമത്തിലെ തന്മാത്രകള്‍ കമ്പനം ചെയ്യുന്നതെങ്കില്‍ അതാണ്‌ അനുപ്രസ്ഥതരംഗങ്ങള്‍. ഉദാ: ജലോപരിതലത്തിലെ തരംഗങ്ങള്‍, നിശ്ചലമായ ഒരു ജലാശയത്തില്‍ ഒരു ചെറിയ കല്ലെടുത്തിട്ടാല്‍ ചുറ്റും തരംഗങ്ങള്‍ വ്യാപിക്കുന്നതു കാണാം. എന്നാല്‍ ജലോപരിതലത്തില്‍ അപ്പോള്‍ ഒരു കടലാസുതുണ്ട്‌ ഇട്ടാല്‍ അതു മുകളിലേക്കും താഴോട്ടും മാത്രം ചാഞ്ചാടുന്നതു കാണാം. ജലതന്മാത്രകള്‍ മുകളിലേക്കും താഴേക്കും മാത്രം (തരംഗദിശയ്‌ക്ക്‌ ലംബമായി) കമ്പനം ചെയ്യുന്നതുകൊണ്ടാണ്‌ ഇതു സംഭവിക്കുന്നത്‌. മീട്ടിയ വീണക്കമ്പിയിലും മൃദംഗത്തിന്റെ തോലിലും എല്ലാം ഉണ്ടാകുന്നത്‌ അനുപ്രസ്ഥതരംഗങ്ങളാണ്‌. എന്നാല്‍ ആ തരംഗങ്ങള്‍ വായുവിലേക്ക്‌ സംവഹിക്കപ്പെടുമ്പോള്‍ അനുദൈര്‍ഘ്യതരംഗങ്ങളായി മാറും.
സ്വാഭാവികതരംഗങ്ങളും പ്രരിത തരംഗങ്ങളും. ഒരു വസ്‌തുവില്‍ അടിച്ചാല്‍ (കമ്പിയാണെങ്കില്‍, വലിച്ചു വിട്ടാല്‍) അത്‌ അതിന്റെ തനത്‌ ആവൃത്തിയില്‍ കമ്പനം ചെയ്യും. ഇതാണ്‌ സ്വാഭാവിക കമ്പനം. ഉദാ: ആട്ടിവിട്ട ഊഞ്ഞാല്‍, വീണയുടെ തന്ത്രി മുതലായവ. കമ്പനത്തിന്റെ സ്വാഭാവിക ആവൃത്തി (Natural frequency) കമ്പനം ചെയ്യുന്ന വസ്‌തുവിന്റെ ദൃഢത, വലുപ്പം, സാന്ദ്രത, വലിവുബലം തുടങ്ങിയ പല ഘടകങ്ങളെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കും. കമ്പനം ചെയ്യുന്ന ഒരു വസ്‌തുവിന്റെ സ്‌പര്‍ശമോ സാമീപ്യമോ കൊണ്ട്‌ മറ്റൊരു വസ്‌തുവില്‍ കമ്പനം സൃഷ്ടിക്കാന്‍ കഴിയും. അതാണ്‌ പ്രരിത കമ്പനം (forced or induced vibrations). ഉദാ. ഒരു കുഴലിലെ വായുയൂപത്തിനു മീതെ ഒരു നിശ്ചിത ആവൃത്തിയില്‍ കമ്പനം ചെയ്യുന്ന ട്യൂണിങ്‌ ഫോര്‍ക്ക്‌ പിടിച്ചാല്‍ (ചിത്രം 3) വായുയൂപവും അതേ ആവൃത്തിയില്‍ കമ്പനം ചെയ്യാന്‍ നിര്‍ബന്ധിതമാകും. വസ്‌തുവിന്റെ സ്വാഭാവിക ആവൃത്തിയും പ്രരിത കമ്പനത്തിന്റെ ആവൃത്തിയും ഒന്നായാല്‍ കമ്പനത്തിന്റെ ആയതി ഉച്ചതമം ആകും. മുന്‍പറഞ്ഞ ഉദാഹരണത്തില്‍ വായുയൂപത്തിന്റെ നീളം ക്രമപ്പെടുത്തി അതിന്‍െറ സ്വാഭാവിക ആവൃത്തി ട്യൂണിങ്‌ ഫോര്‍ക്കിന്റെ ആവൃത്തിക്കു തുല്യമാക്കിയാല്‍ ഉച്ചത്തിലുള്ള ശബ്‌ദം (booming) സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു. അനുരണനം (resonance) എന്നാണ്‌ ഈ പ്രതിഭാസം അറിയപ്പെടുന്നത്‌.
ഒരു വസ്‌തു കമ്പനം ചെയ്യുമ്പോള്‍ ഒന്നിലേറെ സ്വാഭാവിക ആവൃത്തികള്‍ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടാം (ഉദാ: വീണക്കമ്പി). എല്ലാം ശ്രവണസുഖം നല്‍കണമെന്നില്ല. വീണയുടെ കുടം, ചുരയ്‌ക്കാകുടുക്ക ഇവയുടെ രൂപവും വായുവിന്റെ വ്യാപ്‌തവും അനുസരിച്ച്‌ അവയ്‌ക്ക്‌ ചില ആവൃത്തികളെ (അവയുടെ ഗുണിതങ്ങളെയും) മാത്രമേ അനുരണനം (അനുരണന കമ്പനം) വഴി ബലപ്പെടുത്താന്‍ കഴിയൂ. പല സംഗീത ഉപകരണങ്ങളുടെയും ഇമ്പമുള്ള ശബ്‌ദത്തിനു പിന്നില്‍ വായുയൂപങ്ങളുടെ അനുരണനം എന്ന പ്രതിഭാസത്തെയാണ്‌ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നത്‌.
കമ്പന ആവൃത്തികള്‍. ഒരു വസ്‌തുവിന്റെ സ്വാഭാവിക കമ്പനത്തിന്റെ ആവൃത്തി കണക്കാക്കുക എന്നത്‌ സംഗീതോപകരണങ്ങളുടെയും ട്രാന്‍സ്‌ഡ്യൂസറുകളുടെയും യന്ത്രസംവിധാനങ്ങളുടെയും എല്ലാം രൂപകല്‌പനയില്‍ പ്രധാനമാണ്‌. വലിച്ചുകെട്ടിയ ഒരു കമ്പിയുടെ (ചരടിന്റെ) കമ്പനാവൃത്തി (n)അതിന്റെ വലിവുബലത്തിന്റെ (T) വര്‍ഗമൂലത്തിന്‌ നേര്‍ അനുപാതത്തിലും നീളത്തിന്‌ (l) വിപരീതാനുപാതത്തിലും രേഖീയ ഘനത്വത്തിന്റെ (m ഏകകനീളത്തിന്റെ പിണ്ഡം) വര്‍ഗമൂലത്തിനു വിപരീതാനുപാതത്തിലും ആയിരിക്കും എന്ന്‌ നിരീക്ഷണങ്ങള്‍ കാണിക്കുന്നു.
( a - സ്‌തരത്തിന്റെ വ്യാസാര്‍ധം, അതിന്റെ കനം, പ്രതല ഘനത്വം അഥവാ ഏകകപ്രതല വിസ്‌തീര്‍ണത്തിന്റെ പിണ്ഡം, T വലിവുബലം). ഇതുപോലെ മറ്റു രൂപത്തിലുള്ള സ്‌തരങ്ങളുടെയും (ഉദാ. സമചതുരം) ദണ്ഡുകളുടെയും വായുയൂപങ്ങളുടെയുമൊക്കെ സ്വാഭാവിക ആവൃത്തി കാണാനുള്ള സൂത്രവാക്യങ്ങള്‍ ഉണ്ട്‌.
20 Hzല്‍ താഴെ ആവൃത്തിയുള്ള കമ്പനങ്ങളെ ഇന്‍ഫ്രാസോണിക്‌ കമ്പനങ്ങള്‍ എന്നും 20,000 Hzല്‍ കൂടുതലുള്ളവയെ അള്‍ട്രാസോണിക്‌ കമ്പനങ്ങള്‍ എന്നും വിളിക്കുന്നു. ഭക്ഷണം വേവിച്ചെടുക്കാനും മിശ്രണം നടക്കാത്ത ദ്രാവകങ്ങളെ (ഉദാ. എണ്ണ, വെള്ളം) മിശ്രണം നടത്തി എമള്‍ഷനുകള്‍ ഉണ്ടാക്കാനും മറ്റു പല ആവശ്യങ്ങള്‍ക്കും അള്‍ട്രാസോണിക്‌ കമ്പനങ്ങള്‍ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നുണ്ട്‌.
യന്ത്രങ്ങളും സീലിങ്‌ഫാനുകളും വാഹനങ്ങളും മറ്റും സൃഷ്ടിക്കുന്ന കമ്പനങ്ങളും ഒച്ചകളും അസ്വാസ്ഥ്യജനകമായി നമുക്ക്‌ അനുഭവപ്പെടുന്നു. പല കമ്പനങ്ങളും ശാരീരികാരോഗ്യത്തെ ബാധിക്കുന്നവയാണ്‌. 15 Hz വരെ ആവൃത്തിയുള്ള കമ്പനങ്ങള്‍ ശരീരക്ഷീണമുണ്ടാക്കുമ്പോള്‍ 25 Hz എത്തുമ്പോഴേക്കും എല്ലുകളെ ബാധിച്ചു തുടങ്ങും. 50 Hzനു മുകളില്‍ നാഡീവ്യൂഹം ശ്വാസകോശം എന്നിവയെ ബാധിക്കുന്നു. യന്ത്രങ്ങളിലും വാഹനങ്ങളിലും ഇത്തരം കമ്പനങ്ങള്‍ ഇല്ലാതാക്കാനോ കുറയ്‌ക്കാനോ സഹായിക്കുന്ന അനേകതരം സംവിധാനങ്ങള്‍ (ഉദാ. ആഘാതശോഷകങ്ങള്‍ Shock absorbers, പലതരം സസ്‌പെന്‍ഷന്‍ സംവിധാനങ്ങള്‍) എഞ്ചിനീയര്‍മാര്‍ പ്രയോഗിക്കുന്നുണ്ട്‌.
