SES DALGALARISes, madde moleküllerinin titreşimiyle oluşan bir

dalga hareketidir. Titreşen cisimler, ortamdaki moleküllerleçarpışarak ses oluşturur.

Ses meydana getiren her maddeye ses kaynağıdenir.

Ses Dalgalarının Genel ÖzellikleriSes dalgaları, titreşim doğrultusu ile yayılma

doğrultusu aynı olan boyuna dalgalardır.

Ses dalgaları mekanik dalgalardır. Mekanik dal-gaların yayılabilmesi için maddesel bir ortama ihtiyaçvardır. Bu nedenle, ses dalgaları boşlukta yayılamazlar.

Ses her yöne yayılır.

Ses dalgalarının yayılma hızı yayıldıklarıortamın cinsine bağlıdır. Ses en hızlı katılarda, sonrasıvılarda, en yavaş da gaz ortamlarda yayılır.

vhava= 331 m/s, vsu= 1500 m/s, vçelik= 6000 m/s

Ses dalgalarının yayılma hızı ortamın sıcaklığı-na bağlıdır. Sıcaklık arttıkça sesin yayılma hızı artar. Sesinhavadaki yayılma hızı 0

0C de 331 m/s, 20

0C de 344 m/s,

250C de 345 m/s dir.

Ses dalgaları diğer dalgalar gibi kırılmaya uğrar.Ses dalgasının kırılması hareket yönündeki değişmelerdir.Ses dalgası ortamda ilerlerken farklı tabakalardaki sıcak-lık farklarından dolayı hızı değişerek aşağı ya da yukarıdoğru eğilir. Bu şekilde ses dalgalarının yayılma doğrul-tusunun değişmesine ses dalgalarının kırılması denir.

Ses dalgaları sıcak ortamda daha hızlı ilerler.Herhangi bir alanda rüzgârın arkadan esmesi durumundases, zemine; önden emesi durumunda ise yukarı yönelir.Gündüz, zemin ısındığı için ses dalgaları ısı etkisinedeniyle yukarı yönelir. Gece, zemin soğuduğu için sesdalgaları daha uzağa gider ve aşağıya yönelir.

Denizaltıları ses dalgalarının kırılma ilkesindenfaydalanarak sonardan saklanabilir. Ayrıca ses dalgaların-dan faydalanarak deniz tabanının öğrenmeye yönelikçalışmalar yapılabilmektedir. Bu çalışmalarda ses dal-galarının kırılması, sağlıklı sonuçların elde edilmesindeproblem oluşturabilmektedir.

Ses dalgaları kaynaktan uzaklaştıkça, genliğiküçülür, dalganın etkisi gittikçe azalır ve bir süre sonundasönümlenir. Bu özellik tek boyutlu olan ya da yay ortamlar-da oluşturulan dalgalarda yoktur. O nedenle bu dalgalarıngenliği, eğer ortam soğurmuyorsa sabit kalır.

SESİN ÖZELLİKLERİÇeşitli ses kaynaklarının çıkardığı seslerden birini

diğerinden ayıran özellikler: Sesin şiddeti, sesin frekansı,sesin tınısıdır.

1. Sesin Şiddeti (Gürlüğü)Sesin zayıf ya da kuvvetli olmasına şiddet (gürlük)

denir. Sesin şiddeti, ses dalgalarının enerjisine ve gen-liğine bağlıdır. Genlik büyükse ses şiddetli, küçükse seszayıf duyulur.

Aynı genlikteki ses dalgalarının şiddetleri eşittir.

Ses kaynağından uzaklaştıkça sesin şiddetidaha az, yaklaştıkça daha fazla algılanır.

Sesin şiddetinin birimi desibel (dB) dir. İşi-tilebilen en hafif ses 0 dB dir ve buna işitme eşiği denir.İnsan 0 - 120 dB aralığındaki sesleri duyabilir. 30 ile 60 dBarası sesler normal şiddetteki seslerdir. 60 dB den fazlaolan sesler şiddetlidir ve rahatsız eder.

Şiddetli sesler;- Uyumayı ve düşünmeyi zorlaştırır.- Stres ve sinir yapar.- İşitme kaybına neden olabilir.

2. Sesin Frekansı (Yüksekliği)Sesi oluşturan kaynağın bir saniyedeki titreşim

sayısına frekans denir. Sesin yüksekliği frekans ile doğruorantılıdır.

Frekans sesin yüksekliğinin ölçüsüdür.

Frekansın birimi Hertz (Hz) dir.

Frekans yalnızca kaynağa bağlıdır. Kaynaktanüretilen sesin frekansı ortam değiştirse de değişmez.

Frekansı büyük olan ses, ince (tiz)Frekansı küçük olan ses kalın (bas) dır.

SES DALGALARI

1

Genellikle bayanların sesi ince (frekansı büyük),erkeklerin sesi kalın (frekansı küçük) dır.

İnce sesleri kalın seslerden ayıran özellik sesinyüksekliği yani frekanstır.

Kulağın sese duyarlılığı sesin şiddetine bağlıolduğu gibi frekansına da bağlıdır. Genel olarak ses dal-gaları frekanslarına göre üç gruba ayrılır.

1. İşitilebilir Ses Dalgaları: İnsan kulağınınduyarlı olduğu frekans aralığının içindeki ses dalgalarıdır.Sesin şiddeti yeterli ise bu sınırlar 20 Hz ile 20.000 Hzarasındadır.

2. Ses Altı (infrasonik) Dalgaları: 20 Hz frekan-sından küçük frekanslı ses dalgalarıdır. Deprem dalgalarıbunlara örnektir. Filler birbirinden kilometrelerce uzaktanbile bu ses altı dalgaları ile iletişim kurabilmektedir.

3. Ses Üstü (ultrasonik) Dalgaları: 20.000 Hzfrekansından büyük frekanslı ses dalgalarıdır. Bazı hay-vanlar bu sesleri duyabilir. Ses üstü dalgalar çıkaran özelköpek düdüklerinin sesleri insanlar tarafından duyulamaziken köpekler tarafından kolayca duyulabilir.

Ultrasonik sesten teknolojide yararlanılır.• İnsan ve hayvanlarda hastalıklı bölgenin yeri ve

büyüklüğü belirlenir.• Cisimler dezenfekte edilir.• Boruların kalınlığı veya çatlak olup olmadığı

tespit edilir.• Yarasalar çıkardıkları ve duyabildikleri ultrasonik

ses sayesinde, sesin yansıması özelliğini kullanarak yön-lerini bulabilir ve avlanırlar.

Titreşen telin frekansı;

1. Telin cinsine bağlıdır.2. Telin boyu ile ters orantılıdır. Telin boyu arttıkça

frekans küçülür, ses kalınlaşır.3. Telin kalınlığı ile ters orantılıdır. Tel kalınlaştıkça

frekans küçülür, ses kalınlaşır.4. Telin gerginliği ile doğru orantılıdır. Telin gergin-

liği arttıkça frekans büyür, ses incelir.5. Sıcaklık tellerin boylarını ve gerginliklerini etki-

leyeceğinden sesin yüksekliğini de etkiler.

3. Sesin TınısıSesler aynı şiddette ve frekansta bile olsalar bir-

birinden ayırt edilebilirler. Her ses kaynağı kendine özgüses çıkarır. Bir sesin hangi kaynaktan çıktığını tanıtanözelliğe sesin tınısı denir.

Ses çıkaran müzik aletinin saz mı, gitar mıyoksa piyano mu olduğunu seslerinden ayırt edilebilir.Aynı şiddet ve yükseklikte çıkan seslerde bile, saz, gitar vepiyanodan çıkan sesler birbirinden farklıdır. Bu farklılığıbelirten özellik sesin tınısıdır.

Farklı ses kaynaklarının tınıları farklıdır.

2

Sivrisinek kanatları saniyede 600 keztitreşir. Bu nedenle saniyede havada 600 ses dalgasıyani titreşim oluşur ve bu ses dalgaları havadayayılarak kulağa gelir ve ince yani yüksek ses olarakduyulur.

Traktör çalışınca, traktördeki ağır metalparçalar yavaş titreşir ve ses dalgası yani titreşimsayısı az olur ve kalın ses oluşur.

Bazı hayvanlar insanların duyabileceğindençok yüksek yani büyük frekanslı sesler üretebilir veduyabilir.

Şişelere konan farklı miktardaki sular farklıyükseklikte sesler çıkartır.

Şişelere vurulduğunda en yüksek yani inceses boş şişeden çıkar. Şişedeki su miktarı arttıkçasesin yüksekliği azalır, kalınlığı artar.

Bunun nedeni şişelere vurulduğunda hem şişehem de su titreşir. Boş şişede sadece şişe titreşeceğiiçin şişenin titreşim sayısı yani frekansı ve sesin yük-sekliği artar, ses daha ince çıkar. Su miktarı arttığındakütle artar ve şişe ve su birlikte titreşeceği için şişenintitreşim sayısı yani frekansı ve sesin yüksekliği azalır,ses daha kalın çıkar.

Şişelere üflendiğinde en az yüksek yanikalın ses boş şişeden çıkar. Şişedeki su miktarı art-tıkça sesin yüksekliği ve inceliği artar.

Bunun nedeni şişelere üflendiğinde sadecehava titreşir. Boş şişede hava daha fazla olduğu(uzunluk arttığı) için frekans ve sesin yüksekliği azalır,ses daha kalın çıkar. Su miktarı arttığında hava miktarıazaldığı (uzunluk azaldığı) için frekans ve sesin yük-sekliği artar, ses daha ince çıkar.

Farklı uzunluktaki levhalardan yapılan ksile-fonlarda kısa levhalar ince, uzun levhalar kalın sesçıkartır. Çünkü uzunluk arttıkça frekans yani titreşimsayısı azalır ve ses daha kalın çıkar.

Bir şişeye musluktan su doldurulurken sumiktarı arttıkça sesin kalınlığı artar. Çünkü şişeye sudolarken su şişeye çarptığı anda şişenin ve içindekisuyun titreşmesini sağlar. Su miktarı arttıkça titreşimsayısı yani frekans azalacağı için ses daha kalın çıkar.

Flütte çıkarılan kalın –do sesinin yüksekliği–si sesinin yüksekliğine göre daha azdır.

Kaplanın çıkardığı ses dalgası, kedininkinegöre düşük frekanslıdır ve bu nedenle daha kalındır.

Farklı diyapazonlara lastik tokmaklarlavurulduğunda farklı yükseklik yani incelik ve kalınlıktasesler duyulur. Diyapazonun frekansı büyükse dahayüksek yani ince ses, frekansı büyükse daha az yük-sek yani kalın ses çıkartır.

Sesin Yansıması ve YankıSes dalgalarının sert ve pürüzsüz bir yüzeye

çarpıp tekrar kaynağa geri ulaşmasına yankı denir.

Yankı yüksek binaların ya da dağların bulunduğuyerlerde olur. Gidip gelen ses arasında 0,1 saniyedenfazla süre geçtiğinde kulağımız iki ses arasındaki farkıanlayabilir. Hava sıcaklığının 20

0C olduğu bir günde, sesin

yayılma hızı yaklaşık 340 m/s olacağından, yankı olayınıngerçekleştiğinin anlaşılabilmesi için ses kaynağı ile sesinçarptığı engel arasındaki uzaklık hava ortamında en az17 metre olmalıdır. Engelle aramızdaki uzaklık 17 metre-den küçük ise, yansıyıp geri dönen ses dalgalarını ayırtedemeyiz.

Yankı olayı sesin net duyulmasını engeller. Bunedenle sinema, tiyatro v.b. yerler yankı yapması engel-lenecek şekilde düzenlenir. Buna akustik denir.

ÖRNEK :

Bir öğrenci bir dağın karşısında bağırdıktan 10 saniyesonra sesini duyuyor. Sesin havadaki hızı 340 m/s olduğuna göre öğrencinindağa uzaklığı kaç km dir?

(1,7 km)

Sesin SoğrulmasıHavada yayılan ses enerjisi (ses titreşimleri) bir

yüzeye geldiğinde, genellikle üç olay birlikte olur: Bu ener-jinin bir bölümü yansır, bir bölümü soğrulur yani başka türbir enerjiye dönüşür, bir bölümü de bu yüzeyi geçerekyayılmasını sürdürür.

Ses enerjisininsoğrulması, başka tür birenerjiye dönüşmesianlamına gelir. Bu enerjitürü genellikle ısı enerji-sidir. Bu enerji türü değişi-mi, ses enerjisinin havadayayılması ile olur. Ses dal-gaları havada yayılırken

hava moleküllerine çarparak enerjilerini onlara aktarır.Hava molekülleri hız kazanarak bu enerjiyi alır. Zamanlases dalgalarının enerjisi biter ve sönüme gider. Ses dal-galarının hareket ettiği ortam ya da çarptıkların yüzeyincinsine bağlı olarak bu soğrulma çok hızlı olabildiği gibiçok yavaş da olabilir. Sesin çarptığı yüzey ne kadar pürüzlüise soğrulma o kadar çok olur. Bu da iç mekan akustiğindeçok önemlidir.

Rezonans (Çınlanım)Bir ses kaynağından yayılan ses dalgaları, başka

maddeleri de titreştirebilir. Aynı frekansta ses üretebilecekkaynaklardan biri, titreştirildiğinde diğeri de bundan etki-lenerek titreşir. Bu olaya rezonans denir.

Evlerin yakınından ağır tonajlı araçlar veya uçak-lar geçerken camların titreşmesi buna örnektir.

İki özdeş diyapazondan birine tokmakla vurulupbu diyapazon diğerine yaklaştırılırsa onun da titreştiği veses çıkardığı görülür. Bu etkileşme olayı rezonans olayıdır.

Bir cismin esnekliğine ve kütlesine bağlı frekansadoğal frekans denir. Cisim bu frekansta uyarılırsa yüksekgenlikle oluşan titreşimler zamanla söner. Bunun nedenisürtünme nedeniyle enerjinin ve genliğin gittikçe azal-masıdır.

Titreşim yapan cisimlerin titreşimlerini sürdüre-bilmeleri için kaybedilen enerjiyi tekrar kazandırmakgerekir. Bir dış kuvvet uygulayarak bu enerji verilebilir. Dışkuvvet cisme hareketi yönünde uygulanmalıdır. Bu duru-ma zorla titreşim denir. Dış kuvvetin frekansı titreşimfrekansına eşit olursa maksimum genlikli titreşim olur. Budurum da rezonans durumudur.

Rezonansın bazı olumsuz etkileri de vardır.Kesintili rüzgar etkisi altındaki bir köprüyü ele alacak olur-sak, rüzgarın ani ve değişken esmesinin neden olduğutitreşim ve salınımlar sonucunda köprünün doğal frekansıile köprünün maruz kaldığı periyodik rüzgar frekansı bir-birine eşitlenebilir. Bunun neticesinde salınım genliği son-suza gitmeye başlayacağından köprü rezonansa uğra-yarak bir süre sonra yıkılacaktır. Bunun gerçek bir örneği1940 yılında Washington’da yapılmış olan Tacomaköprüsünde yaşanmıştır. Bu köprü rüzgar etkisiyle rezo-nansa girerek yıkılmıştır.

3

DOPPLER OLAYI

Sabit frekanslı ses üreten bir kaynaktan yayılansesin, yayılması sırasında frekans değerinde bir değişiklikolmaz. Ancak ses kaynağı ya da ses algılayıcısı hareketliise bu durum değişir. Ses kaynağının hareketli olmasıdurumunda ya da sesi duyan kişinin hareketli olmasıdurumunda sesin frekansı, kaynaktan çıkan frekanstanfarklı olarak algılanır. Bu duruma doppler olayı denir.

Doppler olayında değişen dalga boyudur. Ancakdalga boyu ile frekans ters orantılı olduğundan, gözlemcidalga kaynağının frekansını da değişmiş gibi algılar.

Doppler olayı hareketli kaynağın hızının ses hızın-dan yavaş olduğu durumlarda gözlenir.

Kaynak hareket etmiyorsa dalgalar kaynaketrafında simetriktir.

Frekansı fK olan birkaynak, özellikleri değiş-meyen bir ortamda dalgaboylu v hızıyla hareket eden

dalgalar yayıyorsa;

dır.

Kaynak ortama göre vK hızıyla hareket ederse,

hareket yönündeki dalgalar sıkışırken zıt yöndeki dalgalarseyrekleşir.

Bu durumda hareket yönünde bulunan birgözlemcinin işittiği ses yüksek frekanslı, harekete zıtyönde bulunan gözlemcinin işittiği ses ise düşük frekanslıolacaktır.

İşitilen sesin frekansı;

formülü ile hesaplanır.

fg : Algılanan frekans fK : Kaynağın frekansıv : Dalganın yayılma hızı vK : Kaynağın hızı

ÖRNEK-1 :

40 m/s sabit hızla hareket eden ambulansın sireni 150 Hzlik ses dalgaları yaymaktadır.Ambulans kaza yapılan yere yaklaşırken buradaki kişilerinişittiği sesin frekansı kaç Hz dir? (vses= 340 m/s)

(170 Hz) ÖRNEK-2 :

Bir ambulans 36 m/s lik hızla düz bir yolda gitmektedir.Ambulansın çaldığı sirenin frekansı 300 s-1 dir. Duraktabekleyen bir yolcu kendisine doğru gelmekte olan buambulansın sireninin frekansını kaç s-1 duyar?(vses= 336 m/s)

(336 s-1)ÖRNEK-3 :

Bir yeraltı treni 60 m/s lik hızla bir istasyona uğramadan400 Hz frekanslı düdük çalarak uzaklaşmaktadır. İstas-yondaki yolcu uzaklaşan trenin düdüğünün frekansı kaçHz olarak duyar? (vses= 340 m/s)

(340 Hz)

4

kaynak

v =fK

vK

vfg= fK ( )vvK

Kaynak, gözlemciye doğru hareket ederse aradakiişaret (-), gözlemciden uzaklaşırsa aradaki işaret (+) alınır.

Kaynak hareketsiz, gözlemci hareketli vegözlemcinin hızı dalganın hızından küçük ise;

Özellikleri değişmeyen bir ortamda, fK frekanslı, vhızıyla yayılan dalgalar üreten ve durmakta olan bir seskaynağına doğru vg hızıyla hareket eden bir gözlemci de

sesi farklı frekansta algılar. Algılanan bu frekans;

formülü ile hesaplanır.

fg : Algılanan frekans fK : Kaynağın frekansıv : Dalganın yayılma hızı vg : Gözlemcinin hızı

Kaynak hareketsiz, gözlemci hareketli vekaynaktan uzaklaşıyor ise;

Özellikleri değişmeyen bir ortamda durmakta olanses kaynağından vg hızıyla uzaklaşan bir gözlemci sesin

frekansını aşağıdaki formülle verildiği frekansla algılar.

ÖRNEK :

Park halinde ve kornası takılan bir otomobilin kornasesinin frekansı 400 Hz dir.5 m/s sabit hızla hareket eden bir bisikletli bu otomobiledoğru yaklaşmaktadır. Bisikletlinin otomobile yaklaşırkenve otomobilden uzaklaşırken işittiği sesin frekansı kaç Hzdir? (Sesin havada yayılma hızı v = 340 m/s dir.)

(405,8 Hz, 394,1 Hz)

Hem kaynak hem de gözlemci hareketli ise;

Özellikleri değişmeyen bir ortamda hem ses kay-nağı hem de gözlemci hareketli ise algılanan frekansaşağıdaki formülle hesaplanır.

ÖRNEK-1 :Bir ambulans ve bir otomobil, aynı yolda sabit hızlarla bir-birine doğru yaklaşmaktadır. Otomobilin hızı 72 km/h tir.Ambulansın hızı 90 km/h, sirenin ses frekansı ise 450 Hzdir. Otomobilin şöförünün ambulansa yaklaşırken veambulanstan uzaklaşırken işittiği siren sesinin frekansıkaç Hz dir? (vses= 340 m/s)

(514,3 Hz, 394,5 Hz)ÖRNEK-2 :Hızları 60 m/s ve 20 m/s olan iki tren zıt yönlerde gelerekbirbirlerini geçtikten sonra hızı büyük olanın çaldığı sireninçıkardığı sesin frekansı 400 Hz dir. Bu frekansı diğer tren-deki bir yolcu tarafından kaç Hz lik ses olarak algılanır?(vses= 340 m/s)

(320 Hz)

5

vK=0

vg

vgfg= fK (1+ )v

vK=0

vg

vgfg= fK (1- )v

vvgfg= fK ( )vvK

Kaynak ve gözlemci arasındaki uzaklık azalıyorsa (+vg ), (-vK) kullanılır.

Kaynak ve gözlemci arasındaki uzaklık artıyorsa (-vg ), (+vK) kullanılır.

ŞOK DALGALARI

Ses kaynağının hızı, ses hızına yaklaştığı ya daona eşit olduğu anda ilginç bir durum ortaya çıkar.

bağıntısına göre kaynağın hızı olan vK, ses hızı olan vdeğerine eşit olursa f frekansı sonsuza gider. Yani dinleyiciyesonsuz sayıda dalga tepesi ulaşır. Kaynağın hızı ses hızın-dan büyük olursa dalgalar kaynağın gerisinde kalır. İlerleyenbir dalga kaynağının hızı, dalgaların hızını aşarsa şok dal-gaları oluşur.

Hareket halindekisüpersonik (sesten hızlı)uçaklar, sürekli olarakyarıçapları uçağın bulun-duğu konumdan dışarıyadoğru büyüyen daireselses dalgaları oluşturur.

Üst üste binen ses dalgaları moleküller üzerindetitreşim meydana getirir. Bunun sonucunda basınç oluşur.Jet uçağı ses hızına ulaştığı anda yüksek basınçlı bir havaduvarı meydana gelir. Uçaklar bu hava duvarını aştıklarıanda çok şiddetli bir ses çıkarırlar. Bu olaya sonik patlamadenir. Bu olaydan sonra tepesi uçağın burnunda bulunan,koni yüzeyi şeklinde büyük bir dalga oluşur. Uçak uzaklaştık-tan bir süre sonra koni yüzeyi yere ulaşır ve patlama sesiniandıran güçlü bir ses duyulur.

BÖBREK TAŞLARINDA ESWL TEDAVİSİ

Böbrek taşla-rında ESWL tedavisikullanılarak 2.5-3 cmkadar büyüklüğe ulaşantaşlar tedavi edilmekte-dir. ESWL tedavisi sesdalgası(şok dalgası)kullanılarak taşlarınufak parçalara ayrıl-masıdır. Ufak parçalaraayrılan böbrek taşlarıbu şekilde kanalda(üreterde) takılmadanidrar kesesine inmekte ve işeme ile vücut dışına atılmak-tadır.

6

vfg= fK ( )v - vK

v v>dalga kaynak v v=dalga kaynak v v<dalga kaynak