Ses Fizigi 2024-2025 Güz Dönemi PDF

SAĞLIK BİLİMLERİ FAKÜLTESİ DİL VE KONUŞMA TERAPİSİ BÖLÜMÜ SES FİZİĞİ 2024-2025 Güz Dönemi Dr. Öğr. Üyesi İlkay YILDIRIM GÜMÜŞHAN DALGALAR I 4. Hafta Dil ve Konuşma Terapisi Ses Fiziği  Dalgalar Elektromanyetik Mekanik Dalgala...

SAĞLIK BİLİMLERİ FAKÜLTESİ DİL VE KONUŞMA TERAPİSİ BÖLÜMÜ SES FİZİĞİ 2024-2025 Güz Dönemi Dr. Öğr. Üyesi İlkay YILDIRIM GÜMÜŞHAN DALGALAR I 4. Hafta Dil ve Konuşma Terapisi Ses Fiziği  Dalgalar Elektromanyetik Mekanik Dalgalar Dalgalar Elektromanyetik Dalgalar  Elektromanyetik dalgalar yayılmak için bir ortama gereksinim duymaz.  Mekanik Dalgalar Ses Dalgaları Su Dalgaları Tanecik Dalgaları Bu dalgaların her biri için bozulabilen fiziksel bir ortam olmalıdır. Hava molekülleri, su molekülleri ve tanecikler titreşmelidir.  Dalga kavramı oldukça soyuttur. Bir su yüzeyine bakarken, su dalgası olarak gördüğümüz olay, su yüzeyinin yeni bir düzene geçme halidir. Su olmasa dalga da olmayacaktır.  Sarmal yay olmasa, üzerinde ilerleyen bir dalga da mevcut olmayacaktır. Ses dalgaları, hava molekülleri olmasa, hava içinde ilerleyemeyecekti.  Mekanik dalgaları, bir ortam içinden geçerken oluşturduğu sarsıntının yayılmasına karşılık geldiği şeklinde yorumlarız.  Dalga Hareketinin Temel Değişkenleri Dalgaların yüksek bölümlerine dalga tepesi, alçak bölümlerine dalga çukuru denir.  Ardışık iki dalga tepesi veya dalga çukuru arasındaki mesafeye dalgaboyu denir. λ ile gösterilir. nm, Å, µm birimleri ile ifade edilir.  Ardışık iki dalganın gelişleri titreşim olarak ifade edilir. Periyot, bir tam titreşim için geçen süredir. Birimi saniye (s)’ dir. Frekans, birim zamanda belirli bir noktadan geçen dalga sayısıdır. Birimi Hertz (Hz)’ dir. 1 𝑓= 𝑇  Genlik Ortamın bir parçacığının maksimum yer değiştirmesine dalganın genliği denir. Su dalgalarının genliği, dalgalar ilerlerken suyun durgun yüzeyi ile titreşen yüzeyi üzerindeki su moleküllerinin en yüksek yer değiştirmesidir. Parçacığın Yer Değiştirme Doğrultusu Dalga hareketini göstermenin bir yolu, gerilmiş ve bir ucu bir yere sabitlenmiş uzun bir ipin diğer ucunu ani olarak hareket ettirmektir. Bu durumda, tek bir dalga atması (pulsu) meydana gelir ve belli bir hızla hareket eder. Bu tip sarsıntıya ilerleyen dalga denir.  Böyle bir tek atma için, bir atma treninin aksine; frekans, periyot ve dalga boyu olmaz. Bununla beraber, atma belli bir genliğe ve hıza sahiptir. Titreşim Doğrultularına Göre Dalgalar;  Enine Dalga Dalga atması ip boyunca ilerlerken, sarsılan ipin her parçası dalga hareketine dik doğrultuda hareket eder. İpte dalga doğrultusunda bir hareket görülmüyor. Sarsılan ortamın parçacıkları, dalga hızına dik olarak hareket ettiğinde, bu tip ilerleyen bir dalgaya enine dalga denir.  Boyuna Dalga Yayın sol ucu hafifçe sağa itilir ve sonra sola doğru çekilir. Bu hareket, yayın bu bölgesinde ani bir sıkışma oluşturur. Sıkışma bölgesi yay boyunca ilerler. Sıkışma bölgesi, yayın gevşediği bir bölgeyi takip eder. Yay halkaları yer değiştirme doğrultusunda sıkışan bölgenin yayılma doğrultusuna paraleldir. Ortamın parçacıklarının, dalganın hareket doğrultusuna paralel hareket etmesiyle oluşan ilerleyen dalgaya boyuna dalga denir.  Ses dalgaları, ortamın sarsıntıları sonunda ortaya çıkan boyuna dalgalardır. Herhangi bir maddi ortam ya da hava içinde belli bir hızla ilerleyen sarsıntı, ortamda bir dizi yüksek ve düşük basınç bölgeleri meydana getirir.  Doğadaki bazı dalgalar, enine ve boyuna yer değiştirmelerin birleşimidir. Bunlara su yüzeyindeki dalgalar iyi bir örnektir. Yüzeydeki su molekülleri yaklaşık olarak dairesel yollar boyunca hareket ederler.  Boyuna yer değiştirme; dalga, suyun yüzeyinden geçerken tepelerdeki su molekülleri, dalganın yayılma yönünde hareket ederler, fakat çukurlardaki moleküller, yayılma doğrultusuna ters yönde ilerlerler.  Bir depremin olduğu yer yüzeyinin altındaki noktalardan ilerleyen üç-boyutlu dalgalar, hem enine hem de boyuna olmak üzere iki tiptir. Boyuna dalgalar, ikincisinden hızlıdır ve yüzey yakınında 7 ve 8 km/s hızla ilerler. Bu dalgalara P dalgaları denir. P birincil (primer) anlamındadır çünkü bu dalgalar enine dalgalardan hızlı ilerler ve sismografa önce varırlar.  Yavaş olan enine dalgalara S dalgaları denir. S ikincil (sekonder) anlamındadır ve yüzeye yakın yerlerde 4 ve 5 km/s hızla Yerküre içinde ilerler. Bu iki tip dalganın gelme süreleri arasındaki zaman aralığı sismograf ile kaydedilerek dalgaların oluştuğu noktanın sismografa uzaklığı hesaplanabilir.  Bir-Boyutta İlerleyen Dalgalar Gerilmiş bir sicim üzerinde sabit 𝑣 hızı ile sağa doğru ilerleyen bir dalgayı göz önüne alalım. Atma, 𝑥 ekseni boyunca hareket eder ve sicimin enine yer değiştirmesi 𝑦 koordinatı ile ölçülür.  Şekil a, 𝑡 = 0 anında atmanın konum ve şeklini gösteriyor. Bu anda, atmanın şekli ne olursa olsun 𝑦 = 𝑓(𝑥) ifadesi ile temsil edilebilir. 𝑥 ve 𝑡’ ye bağlı 𝑦 yer değiştirmesine bazen dalga fonksiyonu denir. 𝑦 dalga fonksiyonu, herhangi bir 𝑡 anında ortamın herhangi bir 𝑃 noktasının 𝑦 koordinatını temsil eder.  Dalga atmasının hızı 𝑣 olduğundan 𝑡 zamanında sağa doğru 𝑣𝑡 uzunluğunda bir yol alır (Şekil b). Dalga atmasının şekli zamanla değişmezse, Sağa ilerleyen dalga Sola ilerleyen dalga  Verilen herhangi bir 𝑡 zamanı için 𝑥 in fonksiyonu olan 𝑦 dalga fonksiyonu, bu zamandaki atmanın biçimini gösteren bir eğriyi tanımlar. Bu eğri o andaki dalganın bir anlık şeklidir. Dalga tepesinin hareketini takip etmek için, 𝑥0 = 𝑥 − 𝑣𝑡 𝑡=0 𝑥 = 𝑥0 𝑑𝑡 süresi kadar sonra 𝑥 = 𝑥0 + 𝑣𝑑𝑡 𝑑𝑥 = 𝑥0 + 𝑣𝑑𝑡 − 𝑥0 = 𝑣𝑑𝑡 Dalga hızı 𝑑𝑥 𝑣= 𝑑𝑡 Örnek: 𝑥 ekseni boyunca sağa doğru hareket eden bir atmanın dalga denklemi aşağıda verilmiştir: 2 𝑦 𝑥, 𝑡 = 2 𝑥 − 3𝑡 +1 Burada 𝑥 ve 𝑦 cm, 𝑡 de saniyedir. 𝑡 = 0 ve 𝑡 = 2𝑠 için dalganın şeklini çiziniz. Örnek: 𝑡 = 0 da, bir teldeki enine dalga atması aşağıdaki fonksiyonla verilmektedir. 6 𝑦= 2 𝑥 +3 Burada 𝑥 ve 𝑦 nin birimi metredir. Eğer, dalga pozitif 𝑥 yönünde 4.5 𝑚/𝑠 hızla ilerlerse, bu dalgayı betimleyen 𝑦(𝑥, 𝑡) fonksiyonunu yazınız. Örnek: 𝑥 ekseni boyunca hareket eden bir dalga; −(𝑥+5𝑡)2 𝑦(𝑥, 𝑡) = 5𝑒 denklemiyle veriliyor. Burada 𝑥 metre ve 𝑡 saniyedir. a. dalga hareketinin doğrultusunu, b. dalganın hızını tayin ediniz. Örnek: Bir sismograf istasyonu, bir depremden 𝑆 ve 𝑃 dalgalarını 17.3 𝑠 aralıkla alır. Dalgalar, sırayla 4.5 𝑘𝑚/𝑠 ve 7.8 𝑘𝑚/𝑠 hızlarla aynı yolda ilerlemektedir. Sismometrenin deprem merkezine göre uzaklığını 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.