Dalgalar Bu fizik konu anlatımı AKAN BAKKALOĞLU tarafından hazırlanmıştır. www.akanbakkaloglu.com.

... konulu sunumlar: "Dalgalar Bu fizik konu anlatımı AKAN BAKKALOĞLU tarafından hazırlanmıştır. www.akanbakkaloglu.com."— Sunum transkripti:

1 Dalgalar Bu fizik konu anlatımı AKAN BAKKALOĞLU tarafından hazırlanmıştır.

2 Dalgalar : Titreşim hareketi ile ortama aktarılan enerjiyi bir yerden başka bir yere ileten şekil değişikliğine denir.

3 Dalgalara Ait Temel Büyüklükler :
Genlik : Dalganın denge noktasına olan maksimum uzaklığına denir. Dalganın taşıdığı enerji dalganın genliği ile doğru orantılıdır.

4 Dalga boyu λ ile gösterilir. Birimi metre (m) dir.
Dalga Boyu : Bir dalganın kendini yenileyinceye kadar aldığı mesafedir. Yani iki dalga tepesi ve ya iki dalga çukuru arasındaki uzaklığa denir. Dalga boyu λ ile gösterilir. Birimi metre (m) dir. Dalga boyu birim olarak Angström (Ao) de kullanılır. 1Ao=10-10m

5 Periyot : Bir tam dalga oluşması için geçen zamana denir.
Periyot T ile gösterilir. Birimi saniye (s) dir. Frekans : Kaynağın bir saniyede ürettiği dalga sayısına denir. Frekans f ile gösterilir. Birimi s-1 ya da Hertz (Hz) dir. Periyot ile frekans arasında ; T.f = 1 ilişkisi vardır. ! Dalgaların frekansı dolayısıyla periyodu dalgayı üreten kaynağa bağlıdır. Bu durumda oluşan dalganın ortam değiştirmesi frekansı etkilemez.

6 Dalga Hızı : Dalganın birim zamanda aldığı yola denir.
Birimi m/s dir. ! Dalga hareketinde, dalganın ilerlediği ortam değişmedikçe dalganın yayılma hızı değişmez.

7 Dalgaların Sınıflandırılması

8 1. Titreşim Doğrultusuna Göre Dalgalar
Dalgalar titreşim doğrultusu ile yayılma doğrultusunun birbirine dik veya paralel olmasına göre iki grupta incelenir. a. Enine Dalgalar Titreşim doğrultusu yayılma doğrultusuna dik olan dalgalara enine dalgalar denir. Su Dalgaları Yay Dalgaları Deprem Dalgaları Elektromanyetik D.

9 b. Boyuna Dalgalar Titreşim doğrultusu yayılma doğrultusuna paralel olan dalgalara boyuna dalgalar denir. Su Dalgası Yay Dalgası Deprem Dalgası Ses Dalgası

10 2. Taşıdığı Enerjiye Göre Dalgalar a. Elektromanyetik Dalgalar :
Görebildiğimiz ve göremediğimiz bütün ışınların geneline elektromanyetik dalga denir. Elektromanyetik dalgaların yayılabilmesi için bir ortama ihtiyaç olmayıp boşlukta da yayılabilirler.

11 b. Mekanik Dalgalar : Yayılmaları için mutlaka bir ortama ihtiyaç duyan, yay, su, ses ve deprem dalgaları gibi dalgalardır.

12 DEPREM DALGALARI Yeryüzünü oluşturan tabakaların kırılması veya hareket etmesi sonucu ortaya çıkan enerjinin dalgalar halinde yayılarak geçtikleri ortamları ve yeryüzünün belli bir bölümünü sarsması olayına deprem denir.

13 Yer kabuğunun içinde meydana gelen cisim dalgaları
P dalgası ve S dalgası olmak üzere ikiye ayrılır. P (Primary) Dalgaları : Deprem ölçüm merkezine ilk önce ulaşan deprem dalgası olduğundan birincil veya öncül dalga olarak da adlandırılır. Sarsıntı meydana gelmeden önce hayvanların hissettiği dalgalardır. Boyuna dalgalardır. Yıkım etkisi en küçük dalgadır. Katı, sıvı ve gaz ortamında ilerleyebilirler. Ortamlar arasındaki hız ilişkisi Vkatı > Vsıvı > Vgaz

14 S (Secondary) Dalgaları :
Deprem ölçüm merkezine ikinci sırada ulaşan deprem dalgasıdır. P dalgalarından daha yavaştırlar. P dalgalarına göre yıkım etkisi daha büyüktür. Enine Dalgalardır. Sadece katı ortamlarda ilerleyebilirler.

15 b. Yüzey Dalgaları : Dünya yüzeyi boyunca yayılan yüzey dalgaları deprem dalgaları içerisinde en yavaş ilerleyen dalga tipi olup cisim dalgalarından daha fazla hasara neden olurlar. Yüzey dalgaları P ve S dalgalarından sonra deprem ölçüm merkezine ulaşırlar. Bu dalgaların oluşması sırasında yıkıcı sarsıntılar meydana geldiğinden depremlerde esas hasarı yapan dalgalardır. Yüzey dalgalarının "Love Dalgaları" ve "Rayleigh Dalgaları" olmak üzere iki türü vardır.

16 Enine dalgalardır. Bu yüzden yer yüzeyinde yarılmalara neden olurlar.
Love Dalgaları : Yüzey dalgalarının en hızlısı olup, yeri yatay düzlemde hareket ettirir. Enine dalgalardır. Bu yüzden yer yüzeyinde yarılmalara neden olurlar.

17 Rayleigh Dalgaları : Deprem sırasında hissedilen sallantıların çoğu bu dalgalar olup diğer dalgalardan çok daha büyük genliklidirler. Su dalgaları gibi yer kabuğunda yuvarlanarak ilerledikleri için hem enine hem de boyuna dalgalardır.

18 Depremler oluş nedenlerine göre farklı türlerde olabilir.
Deprem Çeşitleri Depremler oluş nedenlerine göre farklı türlerde olabilir. I. Tektonik Depremler Levha hareketleri sonucunda oluşan depremlerdir. Yeryüzünde olan depremlerin %90 ı bu gruptadır. II. Volkanik Depremler Volkanik dağlardaki patlamalar sonucu oluşur. Yereldirler. III. Çöküntü Depremleri Yer altındaki boşlukların (mağara, maden ocakları, tuz ve jipsli arazilerin erimesi) çökmesi sonucu oluşur. Enerjileri az olduğu için yıkımları düşüktür.

19 Tsunami Okyanus ya da denizlerin tabanında oluşan deprem, volkan patlaması ve bunlara bağlı taban çökmesi, zemin kaymaları gibi tektonik olaylar sonucu denize geçen enerji nedeniyle oluşan uzun periyotlu deniz dalgasına tsunami denir. Tsunamiden sonra oluşan dalganın diğer deniz dalgalarından farkı, su zerreciklerinin sürüklenmesi sonucu hareket kazanmasıdır. Bu dalgaların birincisi ve sonuncusu çok zayıftır ancak diğer dalgalar etkilerini kıyılarda şiddetli biçimde hissettirebilecek bir enerjiyle ilerler.

20 Richter Ölçeği denilen bir cetvele göre hesaplanır.
Depremin Büyüklüğü Deprem sırasında boşalan enerji ile ilişkili bir değerdir ve aletsel olarak ölçülür. Richter Ölçeği denilen bir cetvele göre hesaplanır. Depremin Şiddeti Deprem bölgesindeki hasara göre belirlenen göreceli bir değerdir. Mercalli Ölçeği sınıflandırılır.

21 Deprem ile İlgili Kavramlar
Sismoloji : Depremlerle ilgilenen bilim dalı. Sismolog : Depremler konusunda çalışan bilim insanı. Sismometre : Yer hareketini algılayan ve sarkaç sistemine göre çalışan alet. Sismograf : Sismometreler tarafından algılanan yer hareketinin sinyal şekline dönüştürerek kağıt, film veya bilgisayar ortamına aktaran aygıt. Sismogram : Sismograflar tarafından kaydedilen yer hareketinin herhangi bir ortam üzerindeki sinyal görüntüsüdür. Fay : Yer kabuğunda yan yana duran iki blok arasındaki bağıl hareket sonucu oluşmuş kırık yapısıdır.

22 Mekanik dalga olduğundan, yayılması için ortama ihtiyaç duyar.
SES DALGALARI Titreşen cisimler tarafından üretilen ve dalgalar şeklinde yayılan enerjidir. Boyuna dalgalardır. Mekanik dalga olduğundan, yayılması için ortama ihtiyaç duyar. Ortamlar arası sesin yayılma hızları; Vkatı > Vsıvı > Vgaz

23 Ses dalgalarının yayılmasını tanecik modeli ile açıklanması.
Bir diyapozona tokmağı ile vurduğumuzda tokmağın enerjisi diyapozona aktarılır. Titreşen diyapozon etrafındaki hava moleküllerinin titreşmesine neden olur. Bu moleküllerde yakınlarındaki moleküllere çarparak onları harekete geçirir. Bu hareket ortamda sıkışma ve genleşme şeklinde ilerler.

24 Taneciklerin sık olduğu bölge ses dalgasının tepe noktasına seyrek olduğu nokta ise çukur noktasına karşılık gelmektedir. Ses dalgalarında titreşen hava moleküllerinin titreşim doğrultusu, dalganın hareket doğrultusuna paraleldir. Bu tür dalgalara boyuna dalga denir.

25 Ses Dalgalarının Özellikleri
a) Dalgaboyu Yukarıdaki şekilde ses dalgaları görülmektedir. Ardışık iki dalga tepesi ya da ardışık iki dalga çukuru arasındaki uzaklığa dalgaboyu denir. Dalgaboyu l harfi ile gösterilir ve birimi uzunluk birimi olan metredir.

26

27 b) Ses Dalgalarının Hızı:
Dalgaların hızı ortamın özelliklerine bağlıdır. Aynı şekilde ses dalgalarının hızı da sadece ortamın özelliklerine bağlıdır. Sesin bir ortamdaki hızı ortamın sıkışabilirliğine ve eylemsizliğine bağlıdır. Sesin hızı aynı zamanda ortamın sıcaklığına da bağlıdır. Ortamın sıcaklığı arttığında ses hızı artar. Ortamlar arasındaki hız ilişkisi : Vkatı > Vsıvı > Vgaz

28

29 c) Sesin Frekansı (Yüksekliği) :
Saniyede bir noktadan geçen dalga sayısına ya da kaynağın 1 saniyede oluşturduğu dalga sayısına frekans denir. f harfi ile gösterilen frekansın birimi s-1 ya da Hertz (Hz) dir. Kaynağın frekansı arttığında çıkan ses dalgaları sıklaşır ve ses daha ince (tiz) duyulur. Kaynağın frekansı azaldıkça çıkan ses dalgaları seyrekleşir ve ses daha kalın (pes) duyulur.

30 Genelde erkeklerin sesleri, bayanların seslerinden daha kalındır
Genelde erkeklerin sesleri, bayanların seslerinden daha kalındır. Bunun nedeni bayanların seslerinin frekansının erkeklerinkinden büyük olmasıdır. Frekans arttığında dalgaboyu küçülür ve birim zamanda kulağımıza ulaşan ses dalgası sayısı artar.

31 Şekildeki gibi K, L şişelerine farklı miktarlarda su koyarak şişelere kalemle vurduğumuzda, K şişesinden çıkan ses ince, L şişesinden çıkan ses kalın duyulur. Bunun nedeni titreşen su miktarı küçük olduğunda daha çok titreşir ve frekansı büyük olur. Aynı şekilde L şişesinde titreşen su molekülleri daha çok olduğundan titreşim daha azdır ve ses frekansı daha büyüktür.

32 Şişelerin üst kısımlarından şişelere eşit miktar üflendiğinde K şişesinden çıkan ses kalın, L şişesinden çıkan ses ince işitilir. Bunun nedeni de titreşen hava moleküllerinin miktarıdır.

33 Özetle, Vurulduğunda : İnce Ses Kalın Ses Üflendiğinde : Kalın Ses

34 Titreşen bir telin frekansı; 1- Telin boyuna bağlıdır.
Telin boyu arttıkça frekansı küçülür, ses kalınlaşır. 2- Telin gerginliğine bağlıdır. Telin gerginliği arttıkça frekans büyür, ses inceleşir. 3- Telin kesitine bağlıdır. Tel kalınlaştıkça frekans küçülür, ses kalınlaşır. 4- Telin cinsine bağlıdır.

35 Kalın Ses (pes) çıkarır.
Özetle, İnce Tel Kısa Tel Gergin Tel İnce Ses (tiz) çıkarır. Kalın Tel Uzun Tel Gevşek Tel Kalın Ses (pes) çıkarır.

36 İnsan kulağı 20 Hz ile 20000 Hz aralığındaki sesleri duyabilir
İnsan kulağı 20 Hz ile Hz aralığındaki sesleri duyabilir. Frekansı Hz in üstünde olan sese ultrasonik, frekansı 20 Hz in altında olan sese ise infrasonik denir. Ultrasonik sesler insan kulağı tarafından duyulamaz ancak birçok hayvan bu sesleri duyabilir.

37

38 Sesin şiddeti dalganın genliğine bağlıdır.
d) Sesin Şiddeti : Sesin şiddeti dalganın genliğine bağlıdır. Eşit uzunlukta ve kalınlıktaki cetvellerden oluşturulan ses dalgalarının genlikleri şekildeki gibi olur. L cetvelinin çıkardığı ses dalgalarının genliği daha büyük olduğundan, bu dalgalar daha gür duyulur.

39 Ses şiddetinin birimi desibel (dB) dir ve logaritmik olarak artar.
Ses şiddeti desibelmetre ile ölçülür. İnsan kulağının işitebileceği seslerin, ses şiddeti ile de ilgisi vardır. Çok düşük şiddetteki sesleri insan kulağı duyamaz. İnsan kulağının duyabileceği sınır değer (eşik şiddeti) 0 dB olarak belirlenmiştir. Rahatsız edici seslere gürültü denir.

40

41 Sesin şiddeti ve frekansı Osiloskop ile ölçülür.

42 Rezonans Rezonans olayı, bir cismin doğal frekansları ile titreşime sokulması olayıdır. Özdeş K ve L diyapozonlarından, K diyapozonuna plastik bir tokmak ile vurarak L diyapozonunu K nin yakınına yerleştirelim. Bu durumda L diyapozonunun etki ile titreştiğini görürüz. Bu durumda L diyapozunu K diyapozonu ile rezonansa girmiş olur.

43 Ses Dalgalarında Yansıma
Sesimizin bir engele çarparak geri dönmesi sesin yansımasıdır. Bu olaya yankı ya da eko denir. İçinde eşya olmayan bir odada konuşulduğunda ses rahat işitilir. İçinde eşya bulunan bir odada ise ses dalgalarının bir kısmı eşyalar tarafından yutulur ve sesin şiddeti azalır. Farklı frekanstaki sesler yüzeylerde farklı oranlarda soğurulur. Sesin yansıması için, yansıtıcı yüzeyin boyutları, yansıtılmak istenen sesin dalga boyundan daha büyük olmalıdır. Yankı olayı için 20ᵒC de en az 17 m uzaklık olmalıdır.

44 Ses Dalgalarında Kırılma
Ses dalgası ortamda ilerlerken farklı tabakalardaki sıcaklık farkından dolayı hızı değişerek yayılma doğrultusu değişir. Ses dalgaları sıcak havada daha hızlı yayılır. Gündüz zemin sıcak olduğundan dolayı ses dalgaları yukarı doğru yönelir. Gece zemin soğuduğu için ses dalgaları aşağı doğru yönelir ve daha uzağa gider.

45 Ses Dalgalarının Girişimi ve Vuru Olayı
İki kaynaktan çıkan ses dalgalarının karşılaşması sonucu, girişim gerçekleşir. Ses dalgalarındaki gevşeme ve sıkışmalar ortamda karşılaşırsa girişim olayı gerçekleşir.

46 Sıkışma ve genleşmeler birbiriyle çakışırsa yapıcı girişim oluşur
Sıkışma ve genleşmeler birbiriyle çakışırsa yapıcı girişim oluşur. Bu durumda sesin şiddetinde artış olur.

47 Bir ses dalgasının sıkışması ile diğer ses dalgasının genleşmesi üst üste gelirse bozucu girişim oluşur. Bozucu girişim durumunda genlik azalır ve sesin şiddetinin azalmasına yol açar.

48

49 Bir noktada biraz farklı frekanslara sahip olan iki dalganın üst üste binmesi ile şiddette meydana gelen periyodik değişime vuru olayı denir. Bir saniyede oluşan vuruların sayısına da vuru frekansı denir. Vuru frekansı iki kaynağın frekanslarının farkına eşittir.

50 Farklı frekanstaki iki dalganın girişimi ile elde edilen vuru olayının genliğinin zamanla değişimi aşağıdaki gibidir.

51