Dalgalar ve ses: çalışma rehberi

Temel fikirler

Dalga, madde taşımadan enerji taşır. Hızı, frekansı ve dalga boyu birbirine bağlıdır; teller ve borulardaki dalgalar belirli frekanslarda duran dalgalar oluşturur.

• Dalga hızı v = fλ’dır. Hızı ortam belirler; bu yüzden frekans değişince dalga boyu değişir. 20 °C’de havadaki ses yaklaşık 343 m/s ile yayılır.
• İki ucu sabit tel ya da iki ucu açık borunun harmonikleri f_n = nv ÷ 2L’dir. Bir ucu kapalı boruda yalnızca tek harmonikler vardır, f_n = nv ÷ 4L.
• Birbirine yakın iki frekans, fark frekansı |f₁ − f₂| ile vurular üretir.
• Desibel cinsinden ses düzeyi logaritmiktir: her +10 dB şiddetin on katı demektir ve nokta kaynaktan uzaklığın karesiyle şiddet azalır.

Temel denklemler

• v = fλ
• f_n = nv ÷ 2L (string, open pipe)
• f_n = nv ÷ 4L, n odd (closed pipe)
• f_beat = |f₁ − f₂|
• β = 10 log₁₀(I ÷ I₀)
• f′ = f(v ± v_o) ÷ (v ∓ v_s)
• d sin θ = mλ

Çözümlü örnek

Bir ucu kapalı bir boru 0,50 m uzunluğundadır (v = 343 m/s). Temel frekansı f₁ = v ÷ 4L = 343 ÷ 2,0 = 172 Hz’dir. Sonraki rezonans üçüncü harmonik olan 3 × 172 = 515 Hz’dir; çünkü kapalı boruda çift harmonikler yoktur.

Sık yapılan hatalar

• Bir ucu kapalı boru için açık boru formülünü kullanmak.
• Desibeli doğrusal bir ölçek saymak. 60 dB, 30 dB’in iki katı değil, 1000 katı şiddetlidir.
• Doppler formülünde işaretleri karıştırmak. Dinleyiciye yaklaşan kaynak frekansı yükseltir.

Alıştırma

Bu konudaki alıştırma sorularıyla kendinizi sınayın: Dalgalar ve ses