Esnek cisimlerin titreşmesi sonucu ses dalgaları oluşur. Ses dalgaları yayılmak için maddesel ortama ihtiyaç duyarlar, ses boşlukta yayılmaz. Ses dalgaları mekanik ve boyuna dalgalardır. Neydi boyuna dalganın özelliği, dalganın yayılma doğrultusu ile titreşim doğrultusunun aynı olmasıydı, değil mi?
Ses dalgalarından bahsederken sesin yüksekliği, şiddeti, tınısı, rezonans durumu ve yankı kavramlarından da bahsetmek gerekir.
10.3.4.1. Ses dalgaları ile ilgili temel kavramları örneklerle açıklar.
a) Yükseklik, şiddet, tını, rezonans ve yankı kavramları ile sınırlı kalınır.
b) Uğultu, gürültü ve ses kirliliği kavramlarına değinilir.
c) Farabi’nin ses dalgaları ile ilgili çalışmalarına değinilir.
Bir dalganın 1 saniyedeki titreşim sayısı o dalganın frekansını verir. Periyot ise bir tam dalganın oluşması için geçen süreydi ve frekans ile periyot arasında T=1/f ilişkisi vardı, hatırladınız değil mi:)
Bir ses dalgasının frekansı ne kadar yüksekse o ses o kadar incedir. Frekans düştükçe ses kalınlaşır.
Ses yüksekliğine ses perdesi de denir. Sesin yüksekliği ise sesin frekansına bağlıdır. O hâlde sesin yüksekliği yani frekansı yükseldikçe ses incelir, sesin frekansı azaldıkça ses kalınlaşır. Örneğin bir bebeğin ağlamasındaki ses çok yüksektir, incecik ve tiz Frekans ses kaynağının tanecikleri, hangi sıklıkla titreştirdiği ile bağlantılıdır. Frekansın birimi (Hz) hertz’dir.
Ses şiddeti ise ses dalgasının genliği ile ilişkilidir. Genliği arttırırsanız yani müziğin sesini açarsanız sesin şiddetini arttırmış olursunuz. Genliği azaltırsanız yani müziğin sesini kısarsanız sesin şiddetini de azaltmış olursunuz. Ses şiddetinin birimi (dB) desibel’dir.
Dinlediğimiz sesler aynı frekansta olmasına rağmen bize farklı kaynaklardan, müzik ise farklı enstrümanlardan, geliyor gibi oluyorsa yani bu iki sesi birbirinden ayırabiliyorsak, bu duyduğumuz seslerin tınılarının farklı olmasındandır. Aynı frekanstaki iki kaynağın sesi arasındaki fark o seslerin tınısıdır, rengidir.
Titreşim yapan bir sisteme o sistemin doğal frekansı ile uyumlu, aynı frekansta üretilen bir dış kuvvet etki ettiğinde titreşimin genliği sonsuza gitme eğilimine girer yani giderek büyür. Bu olaya da rezonans adı verilir. (Doğal frekans: Bir sistemin kütlesi ve esnekliğine bağlı frekansına verilen addır.)
Diyapazon adı verilen, U şeklinde, metalden yapılan, titreşim yaptırıldığında yüksek ses çıkarabilen bir alet ile deney yaparsanız iki adet diyapazon kullanmalısınız. Birinci diyapazon ile ikincisi yan yana bir masa üstüne konulur. Birinci diyapazona tokmağı ile vurulduktan bir süre sonra diğer diyapazonun da titreştiğini görürsünüz ki bu da sesin rezonansına örnektir.
Enstrümanlarda gövde boşlukları sesin genliğinin yani şiddetinin arttırıldığı, sesin rezonansa geldiği yerlerdir diyebiliriz. Ses bu boşluklarda zenginleştirilir.
Biliyorsunuz katı cisimlerde rezonansa en iyi örnek olarak Japonya’daki Tacoma Narrows köprüsünün rezonansa girip yıkılışı örneği verilir.
Sesin kaynaktan çıktıktan sonra bir engele çarpıp kaynağa doğru geri yansımasına yankı adı verilir.
Aynı anda pek çok sesin ince, kalın, yüksek ve alçak seslerin düzensiz olarak bir arada olması bir ses kirliliğidir. Bu ses kirliliğinin yoğun bir şekilde duyulmasına gürültü adı verilir.
Gürültülü seslerin boğuk ve anlaşılmaz bir şekilde sürmesine ise uğultu adı verilir.
Uğultu olan ortamda tek tek sesleri ayırt edemeyiz ama gürültü olan yerde tek tek bir çok şiddetli sesi duyabiliriz.
Ebû Nasr Fârâbi (870- 950), Kazakistan’ın Farab şehrinde doğmuş felsefeci ve müzisyendir. Batıda Alpharabius adıyla bilinir. Fârâbi X. yüzyılda sitar adı verilen çalgının yatay durumundaki hâli gibi olan kanun adıyla bilinen müzik aletini geliştirmiştir. Ses, sesin havanın titreşimi ile ilgisi, geometrik yapıların ve aletlerin ayrıntılarının gizemi ile bunlara bağlı olarak müzik aletleri tasarımları konusunda pek çok araştırma yapmış; bir kaç müzik aletinin de geliştirilmesine katkıda bulunmuştur. Yazdığı “Büyük Mûsiki Kitabı” XVI. yüzyıla kadar müzisyen bilim insanlarını etkileyen bir eser olmuştur.
10.3.4.2. Ses dalgalarının tıp, denizcilik, sanat ve coğrafya alanlarında kullanımına örnekler ver.
Bilim insanları ses dalgalarının bir engelden yansıyarak kaynağa doğru dönüşü ile ilgili araştırmalarını sürdürürken bu gidiş gelişin süresini ölçerek yeri bilinmeyen bir engelin de mesafesini bulabileceklerini görmüşler ve buna dayanan teknolojik aletler geliştirmeye başlamışlardır. Ultrason, sonar, sismik araçlar, müzik aletleri ve akustik düzenlemeler gibi araç ve aletler yapılmış ve yapılmaya da devam etmektedir.
İnsan kulağı yaklaşık 20 Hz- 20 KHz aralığında sesleri duyabilirken ultrasonografi cihazları ile ses dalgaları çok yüksek frekansta titreştirilir ve ses ötesi yani ultrasonik dalgalara dönüştürülür ki insanların duyabileceği sınırların ötesindedir. Ancak kedi ve köpeklerin bu sesleri duyabildiğini (kedi ve köpek düdükleri doğada vahşi olanları ile karşılaşmamak için kullanılabiliyor.) hatta yarasaların engellere ultrasonik dalgalar göndererek bir yere çarpmadan uçabildiklerini ve yönlerini bulabildiklerini biliyoruz.
Ultrasonografi cihazları tıpta teşhis yöntemi olarak sıklıkla kullanılıyor. Ses dalgalarının şimdilik insan dokusuna her hangi bir zararının olmadığı biliniyor ve hamilelikte bebeğin gelişiminin takibi, böbrek ve safra kesesi taşlarının kontrolü, tiroid bezlerinin kontrolü gibi muayenelerde rahatlıkla kullanılıyor.
Ultrasonik dalgalar ayrıca radar ve sonar gibi cihazlarda da kullanılıyor.
Radar ile bildiğiniz gibi ultrasonik dalgalar gelen araca gönderiliyor, gönderilen mesafe de bilindiği için dalganın gidiş dönüş süresi ile birlikte aracın hızı bulunuyor ve belirlenen hız limitlerinde olup olmadığı değerlendiriliyor.
Sonar cihazı da denizcilikte bir kaç alanda kullanılıyor. Çalışma prensibi kabaca radar ile aynı. Radar karada ve havada kullanılırken sonar deniz, göl gibi derin sularda kullanılmaktadır. Sonar cihazı denizin altındaki balık sürülerini, sürünün büyüklüğünü, gittiği yönü ve su altında olabilecek diğer engellerin yerlerini tespit etmede sıklıkla kullanılıyor. Yine radarda olduğu gibi sonardan gönderilen dalgaların engele, sürüye çarpıp geri dönme süresi hesaplanarak diğer hesaplamalar yapılabiliyor.
Müzik aletlerinin yapımında, kullanımında ve ayarında tabii ki ses dalgalarının yüksekliği, şiddeti, frekansı hesaplanıyor. Bu şekilde yıllardır aynı sesleri üreten aynı müzik aletleri yapılabilmektedir.
Ayrıca müzik icra edilen ortamlarda da akustiğin en iyi olması tercih edilir ki bu da ses dalgalarının bir ortamda nasıl dengeli dağılacağını, nasıl daha iyi kulağımıza yansıyacağını hesaplamak ile ilgilidir.
Deprem, yer altındaki sular, madenler, petrol ve doğalgaz gibi nasıl oluştuğu, nerede oluştuğu ve olduğu alanda bir kuvvet uyguluyorsa bu kuvvetin hangi büyüklükte olduğu gibi coğrafyanın konusuna giren alanlarda sismik araçlar kullanılmaktadır.
Yeraltında olan bir fay kırılması ya da bir patlama anında çok büyük bir enerji açığa çıkar. Bu enerjinin bir kısmı kayaçların kırılmasına sebep olurken bir kısmı da dalgalar şeklinde yayılır. Bu dalgalara da sismik dalgalar denir.
Tıpkı radar ve sonar gibi sismograflarda yer altına titreşimler gönderirler ve bu dalgaların gidip geri dönüş süresine göre zemin değerlendirmesi yapılır. Bu değerlendirme bir deprem ölçümü için yapılıyorsa yer kabuğunda meydana gelen sarsıntıları, bunların derinliklerini ve yerlerini saptamada kullanılır. Maden, petrol ve doğalgaz arayışlarında da bilinen sabit yansıma değerlerinden yola çıkılarak yer altındaki zenginliğin nerede, hangi derinlikte ve ne miktarda olduğu gibi veriler elde edilebilir.
