Özgür Fizik 1
Esnek ortamlarda denge konumu etrafında gidip gelmehareketine titreşim , titreşim sonucu ortama aktarılan enerjinin bir noktadan başka bir noktaya yayılmasına dalga hareketi denir.
Her dalga bir titreşim hareketidir ancak her titreşimin bir dalga hareketi olduğu söylenemez.
DALGALARLA İLGİLİ TEMEL KAVRAMLAR Atma:
Titreşimle ortama aktarılan enerjinin meydana getirdiği tek yönlü sarsıntıya atma denir.Periyodik Dalga: Eşit zaman aralıklarında denge konumunun iki tarafında sürekli oluşturulan özdeş sarsıntılara periyodik dalga denir.
Periyot (T)
Bir tam dalganın oluşması için geçen süreye periyot denir. "T" ile gösterilir. Birimi saniye (s) dir.
Frekans (f)
Bir saniyede oluşan dalga sayısına frekans denir. "f" ile gösterilir. Birimi s–1 (Hz=hertz) dir.
Genlik (y):
Bir atmanın denge konumuna olan max. uzaklığına genlik denir.Genlik dalganın taşıdığı enerji ile doğru orantılıdır.
Genişlik(x):
Atmanın iki ucu arasındaki uzaklığa genişlik denir. Periyodik dalgada dalga boyu gibi düşünülebilir. Atmanın oluşum süresine bağlıdır.
Dalga boyu (λ)
Art arda gelen iki dalga tepesi veya iki dalga çukuru arasındaki mesafeye dalga boyu denir. " λ " ile gösterilir.
Birimi metre (m) dir.
Hız (V) :
Bir dalganın birim zamandaki yer değiştirmesidir. "V" ile gösterilir. Birimi m/s dir.
DALGALAR
V= λ.f λ=V.T
Dalganın hızı sadece ortama bağlıdır. Ortam değişirse hız değişir. T , f ve genliğe bağlı değildir!
T. f = 1
T ile f kaynağa bağlıdır. Dalganın ortam
değiştirmesi sonucu T ile f değişmez!
Özgür Fizik 2 Dalgaların Sınıflandırılması:
TİTREŞİM DOĞRULTUSUNA GÖRE DALGALAR A-ENİNE DALGALAR:
B-BOYUNA DALGALAR:
YAYILDIĞI ORTAMA GÖRE DALGALAR A-MEKANİK DALGALAR:
Yayılması için maddesel ortama ihtiyaç duyan dalgalardır. Yay, deprem,su ve ses dalgaları örnek olarak verilebilir.
B-ELEKTROMANYETİK DALGALAR:
Yayılması için maddesel ortama ihtiyaç duymayan dalgalardır.
Bu dalgalar boşlukta da yayılabilir.
Elektromanyetik dalgalar şunlardır:
Radyo dalgaları Mikro dalgalar Kızıl ötesi ışınlar Görünür ışık Mor ötesi ışınlar X ışınları Gama ışınları
Dalgaların Enerjisi
Dalgaların oluşması sırasında enerji harcandığından dalgaların tamamı enerji taşır. Dalgaların enerjisi genliği ile ilgilidir.
Uygulamalar
1.
İki dakikada 60 tam dalga üreten kaynağın frekansını ve periyodunu bulalım.2.
5 dalga tepesi arası 20 cm olan periyodik dalgaların dalga boyunu bulalım.5.
10 MHz ten yayın yapan radyonun yaydığı elektromanyetik dalgaların dalga boyu kaç metredir?(1MHz=106Hz;c=3.108m/s) Katılarda ve sıvıortamların yüzeyinde oluşur.
Yayıldığı maddesel ortamların yoğunluğunu
etkilemez.
Katı, sıvı ve gaz ortamlarda yayılma özelliğine
sahiptir.
Yayıldığı ortamın molekül yoğunluğunu
değiştirirler.
Özgür Fizik 3 YAY ÜZERİNDEKİ ATMANIN HIZI:
Atmalar her ortamda aynı hızla yayılmaz. Atmanın yayıldığı ortamın özellikleri hızını değiştirir. Atmanın yay üzerinde birim zamanda aldığı yol atmanın hızına eşittir.
ATMALARIN YANSIMASI ATMANIN İLERLEME YÖNÜ
YAY DALGALARI
Özgür Fizik 4 ATMALARIN FARKLI YAYLARA İLETİLMESİ
Uygulamalar
Gelen atma ile iletilen atma daima aynı yönlü ve aynı taraftadır.
Gelen atma baş yukarı ise iletilen de baş yukarıdır.
Özgür Fizik 5
ATMALARIN BİRBİRİ İÇİNDEN GEÇİŞİ (GİRİŞİM)Üst üste binme sırasında atmaların hareketi birbirinden bağımsızdır. Üst üste binmeden sonra birbirinden ayrılan atmalar bütün özelliklerini koruyarak eski hareket doğrultusunda ilerlemeye devam ederler.
uygulamalar
Özgür Fizik 6
Su ortamında doğrusal ve dairesel olmak üzere iki tür dalga oluşturulabilir.
SU DALGALARININ YANSIMASI
Doğrusal Dalganın Düz Engelden Yansıması:
Dairesel Dalganın Düz Engelden Yansıması:
Uygulamalar SU DALGALARI
Bir okyanus dalgasında kıyıya yaklaştıkça frekans ve periyot kaynağı bağlı olduğu için değişmez. Kıyıya yaklaştıkça derinlik azaldığı için dalga boyu ve hız azılır. Genlik ise artar.
Özgür Fizik 7 Doğrusal Dalganın Çukur Engelden Yansıması:
Doğrusal Dalganın Tümsek Engelden Yansıması:
Dairesel Dalganın Çukur Engelden Yansıması:
Dairesel kaynak 1.5F te ise:
Dairesel kaynak merkezde ise:
Dairesel kaynak 1.5F te ise:
Dairesel kaynak F te ise:
Dairesel kaynak F/2 de ise:
Dairesel Dalganın Tümsek Engelden Yansıması:
Doğrusal su dalgalarının doğrusal ve parabolik engellerden yansıması dikkate alınır.
Dairesel su dalgalarının doğrusal engelden yansıması dikkate alınır, parabolik engelden yansımasında ise sadece merkezden gönderilen dalgalar dikkate alınır.
Özgür Fizik 8 SU DALGALARININ HIZI:
Su ortamında oluşan dalgaların hızı, suyun derinliğine göre değişir.
Dalgalar derin suda hızlı, sığ suda yavaş ilerler.
Bir sıvı ortamında kaynak hareketsiz kaldığı ve sıvı yüksekliği değişmediği müddetçe dalganın hızı sabittir, değişmez.
Stroboskop:
Stroboskop kullanılarak periyodik dalgaların hem hızı hem de dalga boyu saptanabilir.
Uygulamalar
3. 10s de 20 devir yapan 8 yarıklı bir stroboskobun arkasından bakıldığında duruyormuş gibi görülen dalgaların dalga boyları 4 cm olarak ölçülüyor. Dalgaların hızını bulunuz.
Özgür Fizik 9
SU DALGALARINDA DOPPLER OLAYI
Derinliği her yerde aynı olan dalga leğeninde kaynak hareketsiz ise oluşan dalgaların
dalga boyları her yöne doğru eşittir.
Kaynak hareket ettirildiğinde her yerde dalga
boyu eşit olamaz. Dalga
boyunun kaynağın hareketine bağlı
olarak değişmesine doppler olayı
denir.
Özgür Fizik 10 Su dalgaları derin ortamdan sığ ortama ya da sığ
ortamdan derin ortama geçerken, dalga boyları ve hızları değişir. Derin ortamda, hız ve dalga boyu büyük, kırıcılık küçüktür. Sığ ortamda, hız ve dalga boyu küçük, kırıcılık büyüktür.
SU DALGALARINDA KIRILMA
Frekans kaynağa bağlı olduğu için DEĞİŞMEZ.
Özgür Fizik 11
Doğrusal Su DalgalarınınMercek Şeklindeki Ortamdan Geçişi
Dairesel Su Dalgalarının Mercek Şeklindeki Ortamdan Geçişi
Dairesel su dalgalarında görüntünün olduğu yere odaklanma şekli çizilir.
Özel durum
Su Dalgalarında Ayrılma
Özgür Fizik 12
Ses maddesel ortamların titreşmesiyle oluşan ve yayılanboyuna dalgalardır. Bu titreşimler kulağımıza kadar gelir. Kulağımız hava moleküllerinin titreşimiyle kulağımıza kadar gelen ses enerjisini algılar ve duyma gerçekleşir.
Ses Dalgaları boşlukta yayılmaz. Ses dalgalarının iletilebilmesi için mutlaka maddesel bir ortama gerek vardır.
SES HIZI:
Ses, ortam taneciklerini titreştirerek hareket ettiği için ortamdaki taneciklerin birbirlerine yakınlıkları sesin hızını etkiler. Sesin yayılma hızı bazı etkenlere bağı olarak değişir.
1) Sesin yayılma hızı ortamın cinsine bağlıdır. Sesin katı, sıvı ve gaz ortamlardaki yayılma hızı farklıdır. Gaz tanecikleri birbirinden çok uzak, katı tanecikler ise birbirine çok yakındır. Bu nedenle ses katılarda en hızlı, gazlarda ise en yavaş yayılmaktadır.
VKatı> VSıvı>VGaz
Madde Sıcaklık (°C)
Sesin hızı (m/s)
Hava 0 332
Hava 20 344
Hava 100 386
Su 20 1463
Su 100 2100
Demir 0 5000
Demir 20 5130
Altın 20 1743
Bakır 20 3560
SESİN ŞİDDETİ(GÜRLÜK):
Ses dalgalarının şiddeti, dalganın titreşim genliği ile doğru orantılıdır. Şiddet,ses dalgasının taşıdığı enerji miktarı ile ilgilidir. Ses dalgası ne kadar çok enerjiye sahip olursa o
kadar şiddetlidir. Şiddetli olmayan ses dalgaları ise zayıf ses üretirler. Ses dalgalarında genlik ne kadar büyük olursa sesin şiddeti de o kadar büyük olur.
Şiddetin birimi desibeldir (dB= watt/m2= desibel). İlk telefonu icat eden Graham Bell anısına ses şiddeti birimine desibel verilmiştir.
İnsan kulağı 0dB üzerindeki sesleri işitir. 60Db den daha şiddetli seslere gürültü adı verilir ve rahatsız edicidir. 120dB üstündeki sesler kulağımıza zarar verir.
SES FREKANSI(Yükseklik):
Birim zamandaki dalga sayısıdır.
Frekansı yüksek seslere ince (tiz) ses, frekansı alçak seslere kalın (pes) ses denir.
İnce sesi kalın sesten ayıran bir özelliktir.
Frekans arttıkça ses incelir, frekans azaldıkça kalınlaşır.
Ses bir ortamda yayılırken frekans değişmez. Ses bir ortamdan başka bir ortama geçerken de frekans değişmez. Frekans sadece sesin kaynağına bağlıdır.
İnsanlar, yaşa ve başka faktörlere bağlı olmakla beraber ortalama 20 ile 20000 Hz arlığındaki sesleri duyarlar. Frekansı 20 Hz
’den küçük olan seslere infrasonik,20000 Hz den büyük olan seslere ise ultrasonik sesler denir. Filler bazı infrasonik, köpekler ve yunuslar ise bazı ultrasonik sesleri duyabilmektedir.
SES DALGALARI
2) Sesin yayılma hızı ortamın yoğunluğuna bağlıdır. Ortamın yoğunluğu arttıkça sesin yayılma hızı da artar.
3) Sesin yayılma hızı ortamın sıcaklığına da bağlıdır. Ortamın sıcaklığı arttıkça sesin hızı da artar. Çünkü sıcak ortamın tanecikleri, soğuk ortamın taneciklerinden daha hızlıdır.
Özgür Fizik 13
REZONANS:
Bir cismin titreşim frekansı ile bu cisme uygulanan kuvvetin frekansı aynı olduğu zaman, titreşim genliği gittikçe artar.
Uygulanan kuvvet frekansı ile titreşen cismin frekansının eşit olması durumuna rezonans denir. Yani rezonans, aynı frekanslı kaynaklardan biri titreştirildiğinde, diğer kaynakların da etki ile titreşmesi olayıdır. Rezonans doğal ve uygulanan rezonanslar aynı olduğunda meydana gelir.
YANKI:
Ses dalgalarının sert bir yüzeye çarpıp yansıyarak tekrar kaynağına dönmesi yankı olarak adlandırılır.
İnsan kulağının iki sesi birbirinden ayırt edebilmesi için en az 0.1 s’lik bir zamanın geçmesi gerekir. Engelin kaynağa uzaklığı en az 17 m olmalıdır.
SESİN TINISI :
Enstrümanların yapıldığı malzemelerin farklı olması, enstrümanların oluşturduğu sesin farklı bir tınıda olmasını sağlar.
Tını, aynı yükseklikte ve aynı şiddete başka müzik aletlerine ait sesleri kulağımızın ayırt etme özelliğidir.
Sesin tınısı, aynı frekansta olduğu halde kaynaklar farklı ise seslerin farklı olarak algılanmasıdır.
Ölçek üzerindeki her 10 dB’lik artış, 10 kat daha şiddetli ses, 2 kat daha yüksek ses anlamına gelmektedir.Örneğin, 60 dB'lik bir klima 50 dB'lik bir buzdolabının iki katı yüksek sesle çalışır. 10 dB'lik fark, şiddetin on kat arttığını gösterir. 70 dB'lik bir bulaşık makinesi, 50 dB'lik buzdolabının dört katı kadar yüksek ses çıkaracaktır ancak akustik yoğunluk (ses düzeyi ya da ses şiddeti) açısından çıkardığı ses 100 kat daha güçlü olacaktır. Bunu şöyle de açıklayabiliriz: Eğer bir kişinin yaydığı sesin düzeyi 60 dB ise, on kişiden gelen sesin düzeyi 70 dB (600 dB değil!) olur. 80 dB'lik bir ses düzeyine erişmek için 100 kişinin konuşması gerekir ve bu 100 kişi birlikte yalnızca tek bir kişinin dört katı kadar yüksek ses çıkarır. Bir sesin işitme
duyumuza zarar verme potansiyeli, sesin yüksekliği ile değil, akustik yoğunluğu ifade eden şiddetle başka bir ifade ile ses düzeyi ile orantılıdır.
Ses Dalgalarından Yararlanma:
Sismik araç denilen bir makine ile oluşturulan ve yer yüzeyine yönlendirilen ses, ulaştığı farklı özellikteki katmanlardan yansır. Yansımalar, jeologlara hangi tür toprakları ve kayaçların bulunduğu konusunda bilgiler sunar.
Yansıyan ses incelenerek yansıtıcı tabakalarda su, petrol veya doğal gaz gibi maddelerin bulunup bulunmadığı anlaşılabilir
Sonar adı verilen bir sistemle deniz tabanının haritası çıkarılabilir.
Denizlerin derinliği tespit edilebilir. Denizlerdeki balık sürüleri gibi hareketli varlıklar takip edilir
Otomobil, helikopter ve uçak gibi ulaşım araçlarının yapımında kullanılan metal malzemelerin çatlama ve paslanma gibi kusurları, gözenek yapısı ve yapı kusurları ses dalgalarıyla tamamen tahribatsız ve güvenilir şekilde test edilmektedir.
Hastaneler, kullandıkları teşhis ve tedavi araçlarını kuyumcular altın ve gümüş gibi takıları temizlemek için ses dalgalarından yararlanır.
Bir doktor, ultrason adı verilen cihaz ile iç organların
görüntüsünü bir monitör üzerinden izleyebilir. Bu görüntülere bakarak tanılama yapar ve gerekli tedaviye karar verir. Anne karnındaki bebeğin gelişimini izler
Böbreklerde oluşan taşlar ses dalgaları gönderilerek kırılır. Bu teknoloji ile hastanın ameliyat olmasına gerek kalmaz.
SES DALGALARINDA DOPLER Farabi (870–950)
Farab şehrinde doğdu. Eğitim hayatı Buhara ve Bağdat'ta geçti. Hayatta karşılaştığı birçok sıkıntıya rağmen büyük bir sabır ve özveriyle çalışmaktan asla vazgeçmedi. Ortaçağ aydınları için ilham kaynağı olmakla birlikte dönemin bilgilerine bilgi katmıştır. Müzik notalarının bilgisine katkıta bulunmanın yanı sıra çeşitli müzik aletleri icat etmiştir. Kitab el-Musiqa al-Kabir (Büyük Müzik Kitabı) onun esedir. 950 yılında Şam'da ölmüştür
Özgür Fizik 14
Yer kabuğu içindeki kırılmalar nedeni le ani olarak ortayaçıkan titreşimlerin, dalgalar hâlin de yayılarak geçtikleri ortamları ve yer yüzeyini sarsmasına deprem denir.
Depremin meydana geldiği noktaya odak noktası denir. Sismik dalgalar depremin odağından yayılır.
Deprem İle İlgili Kavramlar:
Sismik dalga: Depremleri meydana getiren enerji boşalmalarının oluşturduğu dalgalara sismik dalga denir.
Sismoloji: Depremlerle ilgilenen bilim dalı (deprembilim) Sismolog: Depremler konusunda çalışan bilim adamı.
Sismometre: Yer hareketini algılayan ve sarkaç sistemine göre çalışan alet.
Sismograf (Deprem ölçer): Yer hareketlerini sürekli olarak kaydederek yer sarsıntılarının büyüklüğünü, süresini, merkezini ve saatini saptamaya yarayan aygıta denir. Depremlerin ölçümünde kullanılır. En basit türü bir ucu dayanaklı, öbür ucunda bir kayıt kalemi bulunan, yay ile desteklenmiş ağırlıklı bir çubuktan oluşmaktadır.
Sismograf,Sismometreler tarafından algılanan yer hareketini sinyal şekline dönüştürerek kağıt film veya bilgisayar ortamına aktaran aygıt.
Sismogram: Sismograflar tarafından kaydedilen yer hareketinin herhangi bir ortam üzerindeki sinyal görüntüsüdür.
Fay: Yerkabuğunda yan yana duran iki blok arasındaki bağıl hareket sonunda oluşmuş kırık yapısıdır.
Depremin Şiddeti:
Depremin ne tür ve ne kadar zarar verdiğini ölçmeyi amaçlayan , yani depremin insanlar , binalar ve doğa üzerindeki etkilerini
saptayan yöntem şiddet ölçümüdür. Şiddet depremin kaynağındaki büyüklüğü hakkında matematiksel bilgi vermez sadece depremin hasarını belirtir.
Depremin şiddetini ifade etmede yaygın olarak
Düzeltilmiş Mercalli (Merkalli) Ölçeği kullanılır. Hiçbir matematiksel temeli olmayan, bütünü ile gözlemsel
bilgilere dayanan bu ölçekte yer alan I'den XII'ye kadar sıralanmış Romen rakamları, depremin insanlar tarafından hissedilirliğini ve oluşan hasarları ifade eder.
Bir depremin yarattığı hasarı ifade etmede, depremin büyüklüğü açıklayıcı değildir. Depremlerin göreceli etkilerini belirtmek için şiddet kavramı kullanılır.
Bir depremin yıkıcı etkisi;
• Depremin süresine,
• Depremin büyüklüğüne,
• Depremin odak derinliğine,
• Yapı malzemelerinin kalitesine,
• Zeminin yapısına,
• Binaların geometrisine ve tasarımına,
• Yükseklik ve ağırlık dağılımlarına bağlıdır.
Depremin Büyüklüğü :
Depremin büyüklüğü, deprem sırasında oluşan sarsıntıyı sismograf ile ölçer. Depremin büyüklüğü Richter ölçeğiyle ölçülür ve 1, 2,…,9 gibi normal sayılarla ifade edilir.
Depremin büyüklüğü deprem sırasında ortaya çıkan enerji ile ilgilidir.
Depremin büyüklüğündeki 1 birimlik artış (örneğin 5'ten 6'ya çıkması) istasyonlardaki sismografların kaydettiği dalga genliğinin, dolayısıyla sarsıntının 10 kat, depremde açığa çıkan enerjinin ise yaklaşık 31 (103/2) kat artmasına karşılık gelir.
17 Ağustos 1999’da Kuzey Anadolu Fayı'nın hareketlenmesi ile meydana gelen Doğu Marmara Depremi'nin aletsel büyüklüğü Richter (Rihter) Ölçeği ile 7.4, şiddet değeri ise X olarak ifade edilmiştir.
Tsunami
Japonca’da liman dalgası anlamına gelen tsunami okyanus ya da deniz dibinde meydana gelen depremlerle oluşan ve özellikle taban çökmesi, zemin kaymaları gibi güçlü tektonik hareketlere sahip bölgeleri etkileyen dev dalgalardır.
