Ses Fiziği 2024-2025 Güz Dönemi Ders Notları PDF

SAĞLIK BİLİMLERİ FAKÜLTESİ DİL VE KONUŞMA TERAPİSİ BÖLÜMÜ SES FİZİĞİ 2024-2025 Güz Dönemi Dr. Öğr. Üyesi İlkay YILDIRIM GÜMÜŞHAN FİZİK VE ÖLÇME 2. Hafta Dil ve Konuşma Terapisi Ses Fiziği  Fizik Nedir? Fizik, madde ile enerji ara...

SAĞLIK BİLİMLERİ FAKÜLTESİ DİL VE KONUŞMA TERAPİSİ BÖLÜMÜ SES FİZİĞİ 2024-2025 Güz Dönemi Dr. Öğr. Üyesi İlkay YILDIRIM GÜMÜŞHAN FİZİK VE ÖLÇME 2. Hafta Dil ve Konuşma Terapisi Ses Fiziği  Fizik Nedir? Fizik, madde ile enerji arasındaki etkileşimi inceleyen ve doğadaki olayları anlamaya çalışan uygulamalı bir bilim dalıdır.  Bilim Nedir? Evrenin ya da olayların bir bölümünü konu olarak seçen, deneysel yöntemlere ve gerçekliğe dayanarak yasalar çıkarmaya çalışan düzenli bilgidir.  Bilgi Nedir? İnsan aklının erebileceği olgu, gerçek ve ilkelerin bütünüdür.  Bilim İnsanının Özellikleri Otorite tanımaz. Mantıksaldır. Kuşkucudur. Ön yargıdan uzak ve tarafsızdır. Eleştiricidir. Değişimi savunur. Genelle ilgilenir. Seçicidir. Pozitiftir. Ölçme ve deneye dayanır. Evrenseldir. Geniş bir hayal ve yorumlama gücü vardır.  Bilimsel Çalışma Yönteminin Basamakları Problemin Belirlenmesi Öncelikle problemin iyi anlaşılması gerekiyor. "Problemi anlamak, problemi yarı-yarıya çözmek demektir."  Gözlem Nitel ve Nicel olmak üzere iki çeşit gözlem vardır. Nitel Gözlem: Beş duyumuzu kullanarak yaptığımız gözlemlerdir. Örneğin "çaydanlıktaki su sıcaktır". Buradaki gözlem nitel bir gözlemdir. Bunu, suya dokunarak veya sudan çıkan buharı gözlemleyerek karar veririz. Nicel Gözlem: Ölçü aletleri kullanılarak yapılan gözlemlerdir. Örneğin "çaydanlıktaki su 80 ºC dir". Nicel gözlem sonunda; o Sayısal veriler elde edilir. o Nicelik belirtir. o Duruma ve kişiye göre değişmez. o Bilimsel önem taşır. o Güvenilir bir gözlemdir. o Bilimin en çok başvurduğu bir metottur.  Verilerin Toplanması Veriler problem ile ilgili gerçekleri içerir. Gözlemler sonucu elde edilen veriler toplanıp, düzenlenir. Hipotezin Kurulması Hipotez, probleme geçici bir çözümdür (varsayım). Hipotez; verilerin tamamını kapsayan, tutarlı, ancak kesin olmayan, denenebilir, sınanabilir bir açıklamadır. Tahminlerde Bulunma Kurulan hipotezler doğrultusunda mantıklı sonuçların çıkartılmasıdır ve bu sonuçlar ile hipotezler test edilir.  Kontrollü Deney Yapılan tahminlerin geçerli olup olmadığı kontrollü deneyler sonucu tespit edilir. Deney sonuçları tahminleri doğrular ise hipotez geçerlilik kazanır. Aksi durumda ise eldeki verilerle yeni hipotezler kurularak bilimsel çalışmaya devam edilir. Teori Tekrarlanan deneylerle doğruluğu tam olarak değil, ama büyük ölçüde kabul edilmiş hipotezlerdir. Teorilerin çürütülme ihtimalleri vardır. Kanun Doğruluğu bütün bilimlerce kabul edilmiş varsayımlara kanun denir. Örnek: Yerçekimi kanunu, Mendel Kanunları  Mekanik Katıhal Fiziği Elektrik Nükleer Fizik FİZİK Manyetizma Atom Fiziği Optik Termodinamik  Mekanik Kuvvetlerin maddeler üzerine etkisini, maddelerin denge ve hareket nedenlerini bununla ilgili kanunları inceleyen fizik bölümüne Mekanik denir.  Elektrik Elektron ve protonların sahip olduğu etkileşimleri, bunları hareketi sonucu oluşan elektriksel alan, elektriksel kuvvetleri inceler. Elektrik günlük hayatımızın vazgeçilmez enerji kaynağıdır.  Manyetizma Yüklü parçacıkların hareketi sonucu oluşan manyetik alan ve manyetik kuvvetleri inceler. Günlük hayatımızda haberleşme, tıp olmak üzere pek çok alanlarda kullanılır.  Optik Işığın davranışını, yansımasını, gölge olayını, kırılma, aydınlanma olayını inceler.  Termodinamik Isı enerjisi, ısı alışverişini, ısıl dengeyi inceler. Suyun kaynaması, donması ve buzulların erimesi, dünyamızdaki küresel ısınma olaylarını inceler.  Atom Fiziği Atomları ve atomun yapısını inceler. Atomların bir biri ile etkileşimlerini inceler.  Nükleer Fizik Atom çekirdeğini inceleyen bilim dalıdır. Atom çekirdeğindeki bağları, bağların kopması sonucunda açığa çıkan enerjiyi, radyasyonu ve radyasyondan korunma yollarını inceler.  Katıhal Fiziği Kristal yapılı, yoğun maddelerin bağ yapısını, esnekliğini inceler. Bilgisayar ve elektronik alanlarında sıkça kullanılır.  Fiziğin Diğer Temel Bilimlerle İlgisi Maddenin katı, sıvı gaz hallerini en derin ayrıntısına kadar inceleyen, termodinamik yasalarını kullanan, kimyanın alt dalı olan Fizikokimya modern fizikten fazlasıyla etkilendi. Maddenin yapısı, elektromagnetik radyasyon, siyah cisim ışıması, fotoelektrik olay, atom spektrumları ve Bohr atom modeli, de Broglie bağıntısı, çözeltilerin termodinamik incelenmesi, elektrolit çözeltiler ve elektrokimyasal piller, kimyanın fizikle bağlantılı konularıdır.  Biyolojik süreçlerin aydınlatılmasında ve biyolojiye ilişkin sorunların çözümünde fiziksel bilimlerin ilke ve kavramlarından yararlanan bilim dalı biyofizik modern fizikteki gelişmelerden yararlandı. Sinir sisteminde uyarıların iletilmesindeki yapıyı, ışık, ses ve iyonlaştırıcı radyasyon gibi fiziksel büyüklüklerin canlılara etkisini ve canlıların yer değiştirme ya da iletişim yoluyla çevreleriyle kurdukları ilişkileri inceler. Biyofizikte kullanılan en yaygın inceleme ve araştırma yöntemleri arasında X-ışınları, Lazer, MR, Tomografi, PED, ultra santrifüj ile çökeltme fizikle bağlantılıdır.  Bilimin dili matematiktir. Fizikçiler karşılaştıkları bilimsel sorunları matematiksel metotlarla çözerler. Bilimsel süreç işletilirken ölçme, veri toplama, deney yapma, prensipler çıkarma aşamalarında matematik kullanılır.  Ölçme Ölçme, bir büyüklüğün kendi cinsinden bir standart ile karşılaştırılmasıdır. Bir büyüklüğü ölçmek için, o büyüklük cinsinden seçilen değişmez parçaya birim denir. Doğrudan Ölçme Ölçme aleti kullanılarak, bir nesnenin bilinmeyen büyüklük değeri, aynı cinsten birim kabul edilen bir büyüklük ile karşılaştırma yöntemidir. Dolaylı Ölçme Bir büyüklüğün, ölçülen bir ya da birden fazla doğrudan ölçüm sonucunda elde edilen veriler kullanılarak belirlenmesine yönelik ölçüm yöntemidir.  Birim Sistemleri Uluslararası beraberliği sağlamak ve birim kargaşasını önlemek amacıyla, fizikte birçok birim sistemi kullanılmaktadır.  Fiziksel Nicelikler, Standartlar ve Birimler Fiziksel Nicelikler Temel Nicelikler Türetilmiş Nicelikler (Uzunluk, kütle, zaman, sıcaklık, elektik (Hız, ivme, kuvvet, iş, güç, yoğunluk, akımı, ışık şiddeti, madde miktarı) basınç...) Tek bir niceliği içeren büyüklüklere “temel nicelikler”, birden fazla niceliğin ilişkisi ile oluşan ve temel büyüklüklerden elde edilebilen büyüklüklere “türetilmiş nicelikler” denir.  SI Temel Birimleri (MKS) Temel Nicelik Birim Sembol Türetilmiş Nicelik Birim Sembol Uzunluk Metre m Hız Metre/Saniye m/s Kütle Kilogram kg İvme Metre/Saniyekare m/s2 Zaman Saniye s Kuvvet Newton N Elektrik Akımı Amper A İş Joule J Sıcaklık Kelvin K Güç Watt W Işık Şiddeti Candela Cd Yoğunluk Kilogram/metreküp kg/m3 Madde Miktarı Mol mol Basınç Newton/metrekare N/m2  Uzunluk Uzunluk standardı ‘metre’ dir. 1 metre, ışığın boşlukta 1/299.792.485 saniyede aldığı yolun uzunluğu olarak tanımlanmıştır.  Uzunluk Ölçüleri Kilometre (km) Hektometre (hm) 10 a bölünür. Dekametre (dam) 10 ile çarpılır. Metre (m) 1 metre (m)=10 dm 1 metre (m) =100 cm Desimetre (dm) 1 metre (m)=1000 mm Santimetre (cm) 1 kilometre (km)=1000 m Milimetre (mm)  Kütle Kütle standardı ‘kilogram’ dır. 1887 yılında kabul edilen kütle standardı, ‘1 Kilogram’, platin-iridyum alaşımından yapılmış silindirin kütlesi olarak tanımlanmıştır. Bu silindir Fransa’nın Serves kentindeki Uluslararası Ağırlık ve Ölçümler Bürosunda saklanır.  Kütle Ölçüleri Kilogram (kg) Hektogram (hg) 10 a bölünür. Dekagram (dag) 10 ile çarpılır. Gram (g) 1 gram (g) = 1000 miligram (mg) 1 kilogram (kg) = 1000 g Desigram (dg) 1 kental = 100 kg Santigram (cg) 1 ton = 1000 kg Miligram (mg)  Zaman Zaman standardı ‘saniye’ dir. 1960 yılına kadar saniye ortalama güneş günü cinsinden tanımlanmıştır. Bir güneş gününün 1/86400 üne saniye adı verilir. 1967 yılında yeni saniye standardı sezyum atomunun 9.192.631.770 defa titreşim yapması için geçen süredir.  Zaman Ölçüleri Asır Saat 1 sa = 60 dk Yıl Dakika 1 dk = 60 s Ay Hafta Saniye 1 s = 100 sl Gün Salise 1 sl = 10-2 s Saat Milisaniye 1 ms = 10-3 s Dakika Mikro saniye 1 μs = 10-6 s Saniye Salise  Elektrik Akımı Akım birimi Amper’ dir. Sembolü A’ dır. Akım ölçüleri Kiloamper 1 kA = 1000 A Amper 1 A = 1000 mA= 10-3 kA Miliamper 1 mA= 1000 μA = 10-3 A Mikroamper 1 μA = 1000 nA= 10-6 A  Sıcaklık Sıcaklık, maddenin bir molekülünün kinetik enerjisi ile orantılı bir büyüklüktür. Sıcaklık Termometre ile ölçülür. Sıcaklığın kullanılan yaygın birimleri Selsiyus (°C), Kelvin (°K) ve Fahrenhayt (°F) dır.  Işık Şiddeti Bir kaynağın birim zamanda yaydığı ışık enerjisinin bir ölçüsüdür. I ile gösterilir. Işık şiddeti fotometre ile ölçülür. Birimi candela (cd) ya da mumdur.  Madde Miktarı Madde miktarını ifade etmek için mol tanımı kullanılır. Bir maddenin bir molü, Avagadro sayısı kadar parçacık içermektedir. Avagadro sayısının değeri: NA=6,022x1023 parçacık/mol dür.  SI birimlerinin az ve çok katları şöyle sembolize edilir. Az Katlar Adı Simgesi Çok Katlar Adı Simgesi 10-1 Desi d 10 Deka da 10-2 Santi c 102 Hekta h 10-3 Mili m 103 Kilo k 10-6 Mikro µ 106 Mega M 10-9 Nano n 109 Giga G 10-12 Piko p 1012 Tera T 10-15 Femto f 1015 Peta P 10-18 Atto a 1018 Exa E 10-21 Zepto z 1021 Zetta Z 10-24 Yokto y 1024 Yotta Y  Alan (Yüzey) Ölçüleri 1 metrekare (m2) = 100 dm2 = 10 000 cm2 = 1 000 000 mm2 1 ar (a) = 100 m2 1 dekar (da) = 1000 m2 = 10 a 1 hektar (h) = 10 da = 10 000 m2 = 100 a 1 kilometrekare (km2) = 100 h = 1000 da = 1 000000 m2  Ölçmede Hata Fiziksel bir büyüklük ölçülürken değişik sebeplerden dolayı hata oluşur. Gerçek değerle ölçüm arasındaki farka ölçüm hatası denir. Hata hiçbir zaman sıfırlanamaz ama en aza indirilebilir. Ölçümlerdeki hatanın dört nedeni vardır: Bir ölçümde hatayı azaltmak için ölçü sayısını artırmak gerekir. Ne kadar çok ölçüm yapılırsa bulunan sonuçlar o kadar gerçeğe yakın olur.  Boyut Analizi Fizikte boyut bir niceliğin fiziksel doğasını gösterir. İki nokta (örneğin düz bir arazi üzerinde belirlediğimiz A ve B gibi iki nokta) arasındaki mesafeyi ölçerken birim olarak metre, cm veya adım gibi farklı birimler kullanmamıza rağmen AB arası uzunluk boyutundadır. Bu fiziksel niceliği sadece uzunluk olarak ölçebiliriz, alan veya zaman olarak ölçemeyiz! Bu mesafenin boyutuna-fiziksel doğasına-uzunluk adını veririz. AB mesafesinin boyutu uzunluktur, birimi metre, km, ayak, karış veya uzunluk boyutunda tanımlanmış herhangi bir birim olabilir.  Bir fiziksel büyüklüğün boyutu, [ ] kapalı parantezi ile gösterilir. Mekanikte kullandığımız temel niceliklerin boyutları: Uzunluk = [ L ] Zaman = [ T ] Kütle = [ M ] Diğer bütün fiziksel nicelikleri bu temel boyutlar cinsinden ifade edebiliriz. Örneğin: [A] = alan=[ L ].[L]=[L2] [v] = hız=[ L ]/[T] [a] = ivme=[ L ]/[T2]  Alan Hacim Hız İvme Boyut L2 L3 L/T L/T2 SI Birim metre2 metre3 metre/saniye Metre/saniye2 Sistemindeki (m2) (m3) (m/s) (m/s2) Birimi  Boyutlara İlişkin Birkaç Hatırlatma! 1. Aynı boyuta sahip olan fiziksel nicelikler toplanabilir veya çıkarılabilir. Örnek: elma + elma=elma elma - elma=elma elma +/- armut=? Dolayısı ile hız boyutuna sahip bir fiziksel nicelik ile kütle boyutuna sahip bir fiziksel nicelik toplanamaz, ama bu iki nicelik çarpılıp/bölünüp başka bir fiziksel nicelik elde edilebilir, örneğin uzunluk ve zaman boyutunun hızı, ivmeyi vb. vermesi gibi. 2. Bir eşitliğin her iki tarafındaki ifadeler aynı boyuta sahip olmak zorundadır. [elma]=[elma] [elma]=[armut] ? 3. Adi sayıların boyutu yoktur. Fiziksel sabitlerin ise uygun boyutu vardır. Örnek: 𝑣 = 𝑎𝑡 ifadesinin boyutsal olarak doğru olduğunu gösteriniz. Burada 𝑣 hızı, 𝑎 ivmeyi, 𝑡’ de zamanı göstermektedir. Örnek: Düzgün 𝑣 hızı ile 𝑟 yarıçaplı bir dairede hareket eden parçacığın ivmesi, 𝑟 𝑛 ve 𝑣 𝑚 ile orantılı olduğu varsayılıyor. 𝑣 ve 𝑟’ nin üslerini nasıl belirleyebiliriz.  Birim Çevirme Birimleri bir sistemden başka bir sisteme çevirmek için çevirim çarpanlarını kullanmamız gerekir. CGS cm, g, s MKS (SI) m, kg, s Örnek: Katı bir kübün kütlesi 856 g ve herbir kenarı 5.35 cm uzunluğa sahiptir. SI birim sisteminde, kübün yoğunluğu 𝜌’ yu bulunuz.  Kaynaklar R. Serway, R. Beichner, (K. Çolakoğlu), Fen ve Mühendislik için Fizik, Palme Yayıncılık, 2007. P. Fishbane, S. Gasiorowicz, S. Thornton, (C. Yalçın), Temel Fizik, Arkadaş Yayınevi, 2009. N. Balkan, A. Erol, Çevremizdeki Fizik, Tübitak Popüler Bilim Kitapları, 2005.