SES DALGALARI

Fizik dersi konusu. Ses dalgalarının oluşması, yayılması ve özellikleri. Ses dalgalarında şiddet, frekans ve yükseklik. Rezonans ve ses tınısı. Sesin yayılma hızı ve yayıldığı ortamlar. Konu anlatımı.


Ses Nedir?

Titreşebilen cisimlere bir mekanik enerji verildiğinde bu cisimler titreşirler ve temas ettikleri ortamı da titreşime zorlarlar. Titreşebilen ortamlar bu enerjiyi alarak ortam boyunca dalga biçiminde yayarlar. Bu enerjiye ses enerjisi denir.

Hava Ortamında Sesin Yayılması

Titreşebilen cisimleri titreştirecek biçimde bir enerji verilirse, örneğin iki demir birbirine vurulursa, bu cisimler titreşir ve bir enerji kazanır. Bu cisimler enerjilerini temas ettikleri havaya aktarırlar ve hava moleküllerini titreştirirler. Hava molekülleri belli yerlerde sıklaşıp belli yerlerde gevşeyerek bu titreşimi her yöne dağıtırlar. Bu titreşimler insan kulağı tarafında ses olarak algılanır.


Sesin Yayıldığı Ortamlar

Ses, esnek ortamlarda yayılır. Bu ortamlar katı, sıvı veya gaz olabilir. Madde olmayan yerde ses yayılamaz. Örneğin, uzay boşluğunda ses dalgaları yayılmaz. Yine havası boşaltılmış bir odadaki sesler duyulmaz.

Ses Şiddeti

Sesin enerjisinin bir ölçüsüdür. Birim zamanda yayılma yönüne dik olan birim yayılma alanından geçen enerjiye ses şiddeti denilir.

 Bir dalganın genliği enerjisine bağlı idi. Sesin genliği de enerjisine bağlı olup bu genliğe ses şiddeti denir. Sesin genliği desibel (dB) olarak birimlendirilmiştir.

Ses şiddeti Uluslararası Birim Sisteminde desibel (dB) birimi ile ifade edilir. Desibel değerleri 0’dan başlar. İnsan kulağı 0 ile 120 dB arasındaki sesleri algılar. Bununla birlikte 90 dB şiddetini aşan sesler kulakta rahatsızlıklara sebep olur. 120 dB aşan sesler insanda işitme kaybına sebep olur. 

Bir demire ne kadar şiddetli vurursanız o kadar yüksek ses çıkar. Bu durum daha hızlı vurunca ses dalgasını oluşturan titreşimin genliğinin daha yüksek olması nedeniyledir. Buna göre, bir demire daha hızlı vurunca oluşan titreşimin genliği, enerjisi ve şiddeti daha yüksek olmaktadır. 

Ses Frekansı

Birim zamandaki titreşim sayısına frekans adı verilir. Birimi Hz’dir. Sesin frekansı sadece ses kaynağının özelliklerine bağlı olup ortamdan ve hızdan etkilenmez.

Ses kaynağı hareket ediyorsa, bu duyulan sesin frekansını değiştirir. Örneğin siren çalan bir araçtan çıkan sesin frekansı araç yaklaştıkça artar, uzaklaştıkça azalır. 

İnsan kulağı 20 ile 20 000 Hz arasındaki sesleri duyabilir.

Metalden yapılmış U şeklindeki araçlara diyapozon adı verilir. Bir diyapozonun kolları küçüldükçe çıkardığı sesin frekansı artar. Diyapozonun kolları büyüdükçe çıkardığı sesin frekansı azalır.


Sesdalgasi1


Yukarıdaki şekildeki diyapozonların frekansları arasında fZ > fY > fX ilişkisi vardır.


Bir ucu bir noktaya sabitlenmiş halde salınım yapabilen bir demir çubuk düşünün. Bu demir çubuğun ucuna vurdukça bir ses çıkar. Bu sesin frekansı demir çubuğun boyu kısaldıkça artar.

Sesdalgasi2


Yukarıdaki şekildeki demir parçalarına hangi şiddetle vurulursa vurulsun çıkardıkları seslerin frekansları arasında; fZ > fY > fX ilişkisi vardır.

Aynı uzunlukta birden fazla tel düşünelim. Bu tellerin kalınlıkları hariç tüm özellikleri aynı ise frekanslarını kalınlıkları belirler. Daha ince telin çıkardığı sesin yüksekliği daha fazla olur.

Tellerin yapıldıkları madde farklı diğer tüm özellikleri aynı ise frekans madde cinsine bağlı olur.

Tellerin uzunlukları, kalınlıkları ve yapıldıkları madde aynı ise hangi tel daha büyük bir kuvvetle gerilirse frekans o kadar yüksek olur.

Tellerin uzunlukları hariç diğer tüm özellikleri aynı ise frekanslarını uzunlukları belirler. Daha kısa olan telin frekansı daha yüksek olur.


Ses Frekans Aralıkları

Ses dalgaları frekanslarına göre üçe ayrılırlar.

1- İşitilebilir Ses Dalgaları

20 ile 20 000 Hz aralığındaki dalgalardır. Bu dalgalar insan kulağının duyabildiği frekans aralıklarıdır.

2- Ses Altı (İnfrasonik) Dalgalar

Frekansı 20 Hz’den küçük dalgalardır. Bu dalgaları insan kulağı işitemez. Deprem dalgaları infrasonik ses dalgalarıdır.

Bazı hayvanlar birbirleriyle kilometrelerce uzaklıktan infrasonik dalgalarla iletişim kurabilirler. Filler, zürafalar, gergedanlar, ahtapotlar, güvercinler bu hayvanlara örnektir.

3- Ses Üstü (Ultrasonik) Dalgalar

20 000 Hz’den büyük frekansa sahip dalgalardır. Bu dalgaları insanlar duyamaz, ancak bazı hayvanlar bu sesleri duyabilir. Köpekler, kuşlar, balinalar, böcekler, timsahlar ultrasonik dalgaları duyabilmektedir.

İnsan kulağının bir sesi duyabilmesi için bu sesin hem şiddet hem de frekans bakımından uygun değerlerde olması gerekir. Yani sesin duyulmasını sesin şiddeti ve frekansı birlikte belirler.


Ses Yüksekliği

Sesin yüksek oluşu ince veya kalın oluşu ile ilgilidir. Sesin ince veya kalın oluşunu frekans belirler. Yani sesin yüksekliği, sesin frekansına bağlıdır.

Sesin frekansı ne kadar büyükse ses o kadar ince ve yüksektir. Yani daha fazla frekansa sahip sesler daha yüksek seslerdir. Daha yüksek sesler, daha incedir.

Sesin frekansı ne kadar düşükse ses o kadar kalın ve düşüktür. Yani daha düşük frekansa sahip sesler daha alçaktır. Daha düşük sesler daha kalındır.

Yüksek frekanslı seslere tiz sesler, düşük frekanslı seslere pes sesler de denir. 

Buradaki yükseklik ile ses şiddetini karıştırmamak gerekir. Sesin yüksekliği, sesin frekansı ve kalınlık – incelik ile ilgilidir.

Sesin Tınısı

Aynı frekansta ve aynı şiddette ses dalgası yayan iki kaynaktan çıkan sesi ayırt etmeye yarayan özelliğe tını denir. Tını özelliği ses kaynaklarının farklı olmasından kaynaklanır. Bu nedenle bu kaynaklardan çıkan sesler farklı şekilde duyulur. Bu sesler ayırt edilebilir.


Sesin Yayılma Hızı

Ses havada yaklaşık olarak saniyede 340 m yol alır, suda ise saniyede yaklaşık 1440 m yol alır. Ses, demirde saniyede 5000 m yol alır.

Görüldüğü gibi ses farklı ortamlarda farklı hızlarla hareket etmektedir. Ses katı, sıvı ve gaz maddelerde hareket edebilir. Boşlukta hareket edemez. Ortamın sıcaklığı arttıkça moleküller daha hızlı hareket edeceğinden ses daha hızlı iletilir. Bu nedenle aynı ortamın sıcaklığı arttıkça sesin o ortamdaki hızı artar.

Sesin yayılma hızı ile ilgili bir genelleme yaparsak, ses en yüksek katılarda en yavaş gazlarda hareket eder.

Şok Dalgaları

Şok dalgası süpersonik uçaklar, yıldırımlar ve şiddetli patlamalar tarafından hava, su, gaz gibi elastik ortamlarda meydana getirilen kuvvetli basınç dalgalarıdır. Bir kaynağın hızı, meydana getirdiği ses dalgalarının hızına eşit olduğunda, dalga kaynaktan kaçamaz ve genliği üst üste binerek yüksek genlikli bir ses bariyeri oluşturur. Kaynak bu bariyeri delip geçerken şiddetli bir patlama duyulur. Duyulan patlama ses dalgasının yüksek genliğinden kaynaklanmaktadır. Bu patlama eğer yeryüzüne yakın gerçekleşmişse insanlarda ve hayvanlarda kan basıncı, ruhsal durum ve davranışlar üzerinde olumsuz etki yapabilir. İşitme kaybına sebep olabilir.


Rezonans

Titreşen bir cismin titreşim genliğinin bir dış etki ile artması olayına rezonans denir.

Rezonans olayı doğal halinde titreşim yapan bir cismin titreşim frekansı ile aynı frekansta bir dış etkinin cismi etkilemesiyle gerçekleşir. Frekans saniyedeki titreşim sayısı idi. Saniyedeki titreşim sayısı aynı olan başka bir titreşim bu titreşime katılırsa aynı frekanstan dolayı titreşimler üst üste biner, bunun sonucunda cismin titreşim genliği artar. Bu olay sonucunda cismin taşıdığı enerji de artmış olur.

Genlik ve enerji artışı cismin titreşim hareketine bağlı diğer yapılara ve cisimlere zarar verebilir.

Örneğin, bir köprü belli bir frekansta salınım yaparken, rüzgâr aynı frekansta eserek köprünün titreşimine katılır. Sonuçta köprüdeki salınımın genliği yükselir. Bu salınım sonucu köprünün mekanik yapısı dayanamaz ve parçalanabilir.

Belli bir frekansta salınım yapan cisimlere aynı frekansta sürekli olarak kuvvet uygulanması, salınım yapan cismin genliğinde sürekli artışa neden olur. Olay sonucunda salınım yapan cisim ve çevresi zarar görebilir.

Rezonans elektrik tellerinde meydana gelebilir. Tellerin doğal salınım frekansına eşit şiddette esen rüzgâr tellerin salınım genliğini artırır.

Rezonans olayları sonucunda köprüler yıkılabilir, makineler parçalanabilir, teller kopabilir.

Bu olayların en ilginci Fransa’da bir köprüden geçen askerlerin ayaklarını köprüye vuruşları, köprünün salınım frekansı ile aynı olunca köprüdeki salınımın genliği artmaya başlamış ve köprü dayanamayarak yıkılmıştır.

Bununla birlikte rezonans olayının tıp, haberleşme ve müzik gibi birçok alanda yararlı uygulamaları da vardır.


Sesin Yankılanması

Ses dalgaları da yansıma özelliğine sahiptir. Ses dalgalarının bir engele çarparak geldiği ortama geri dönmesi olayına yankılanma adı verilir. Yankılanma, sesin yansıması olayı olup, sert ve pürüzsüz yüzeylerde daha fazla gerçekleşir. Yumuşak ve pürüzlü yüzeyler sesi soğurarak geri dönmesini engellemektedir.

Sonar cihazlar sesin bir engele çarparak geri dönmesi özelliğinden yararlanılarak yapılmıştır.

Yunuslar ve yarasalar doğal sonar sistemli canlılardır. Yarasalar gözleri görmediği halde sonar sistemlerini kullanarak avlarının yerini tespit edebilirler. Yunuslar da yönlerini ve avlarını bulmada sonar sistemlerini kullanırlar.


Sesin Soğurulması

Sesin çarptığı engel tarafından yutularak başka bir enerji biçimine dönüştürülmesine sesin soğurulması denilir. Ses bir engele çarptığında engelin yapısına göre bir kısmı yansır, ve bir kısmı soğurulur ve bir kısmı iletilir.


Ses Yalıtımı

Sesin yayılmasını engellemek için yapılan sistemlere ses yalıtımı denir. Konutlarda, toplantı salonlarında, spor salonlarında ses yalıtımı yapılır. Ses yalıtımı dışarıdaki seslerin içeri girmesini ve içerideki seslerin dışarı çıkmasını önler. Yalıtım malzemesi olarak içinde hava bulunan köpük ve cam yünü gibi malzemeler kullanılır.


Dalga Bilgisi

Su Dalgaları

Deprem Dalgaları


SANATSAL BİLGİ

02/03/2019

  • YORUM YAZ
  • ADI SOYADI(veya nick)
  • YORUM

COPYRIGHT© HER HAKKI SAKLIDIR
Sitede Yer Alan Bilgi Belge Ve Materyallerin İzinsiz olarak Kopyalanması ve Alıntılanması Yasaktır

SANATSAL BILGI