4. ÜNİTE : SES SES DALGALARI Katı, sıvı ve gaz halindeki maddelerin oluşturduğu tanecikli(maddesel ortamlarda dalgalar halinde yayılabilen enerji türüne ‘’ses’’ denir. Ses maddelerin titreşimi sonucu oluşur. Sesin yayılabilmesi için maddesel ortama ihtiyaç vardır. Dolayısıyla uzayda ses yayılmaz. Ses dalgaları su dalgalarına benzer ama su dalgaları gibi dairesel değil küreseldirler. Aşağıdaki şekilde havadaki taneciklere göre çizilmiş ses dalgası görülmektedir. Taneciklerin sık olduğu bölge ses dalgasının tepe noktasına, seyrek olduğu bölge ise çukur noktasına karşılık gelir. Aşağıdaki şekilde de bir tam dalganın boyu gösterilmiştir. Yukarıdaki salıncakta görüldüğü gibi belli bir zaman diliminde belirli bir hareketin tekrarlanması olayına ‘’salınım(titreşim) hareketi’’ denir. Salınım hareketinde bir denge noktası vardır. Bu nokta, zıt yönlere hareketin başlangıç noktasıdır.Hareketin denge noktasından itibaren bir yönde ulaşabildiği en büyük uzaklığa ‘’genlik’’ denir. Hareketin denge noktasından başlayıp bir yöne gittikten sonra, diğer yönde en üst noktaya ulaşıp tekrar denge noktasına gelmesiyle tam bir salınım yapılır. Bir saniyede yapılan salınım sayısına(titreşim sayısına) ‘’frekans’’ denir. Bir kaynağın titreşmesi sonucu çevresindeki hava molekülleri hareket eder ve bu moleküller birbirlerine çarparak enerjilerini diğer moleküllere aktararak onları harekete geçirir.Aşağıdaki şekilde de görüldüğü gibi hava moleküllerinin birbirine yaklaştığı bölgelerde basınç artarken uzaklaştığı bölgelerde basınç azalır.Bu basınç değişimi ses dalgalarının oluşmasının temel nedenidir. Ses, maddesel ortamlarda dalgalar halinde yayılır. SESİN FREKANSI Bir cisim titreştiğinde ses oluşur ve ses dalgalar halinde yayılır. Her titreşim bir dalga oluşturur ve bir cisim ne kadar hızlı titreşirse saniyede yayılan dalga sayısı artar.Bir saniyede oluşan ses dalgası sayısına ‘’sesin frekansı’’ denir. Ses dalgalarının frekanslarındaki farklılık sesleri farklı duymamızı sağlar. Yüksek frekanslı sesler ince , düşük frekanslı sesler kalın olur. Frekans birimi hertz(Hz) dir.Bir diyapazon saniyede 512 kez titreşiyorsa çıkan sesin frekansı 512 Hz dir. Her canlının duyabileceği ve üretebileceği seslerin belli frekans değerleri vardır.Normal bir insan kulağı 20 Hz ile 20000 Hz arasındaki sesleri duyabilir. TÜR KAPLUMBAĞA KURBAĞA GÜVERCİN İNSAN KÖPEK KEDİ FARE YARASA YUNUS ARALIK (Hz) 20 - 100 100 - 3000 200 - 1000 20 - 20000 50 - 46000 30 - 50000 1000 - 100000 3000 - 120000 1000 - 130000 Frekansı 20000 Hz in üstünde olan yüksek enerjili seslere ultrasonik ses(ses üstü ses) denir. Frekansı 20 Hz nin altında olan seslere infrasonik ses(ses altı ses) denir. SESİN ÖZELLİKLERİ Sesleri birbirinden ayırmamızı sağlayan özellikler sesin şiddeti, yüksekliği ve tınısıdır. Şiddet, ses dalgalarının taşıdıkları enerjiye bağlı olarak birim alana uyguladıkları kuvvettir.Sesin zayıf ya da kuvvetli olmasına sesin şiddeti denir. Ses dalgalarında genlik ne kadar büyükse sesin şiddetide o kadar büyük olur. Ses şiddetine gürlük de denir. Bir cisme uygulanan kuvvet ne kadar çok ise oluşacak sesin şiddetide o kadar fazla olur. Uçağın oluşturduğu ses dalgasının genliği daha çok olduğundan şiddeti daha fazladır. SESİN YÜKSEKLİĞİ: İNCELİK ve KALINLIK Ses yüksekliği, sesleri ince veya kalın işitmemize neden olan ses özelliğidir. Sesin incelik ve kalınlığı sesin frekansına bağlıdır. Frekansı fazla olan ses ince, frekansı az olan ses ise kalındır. Aşağıda 4 tane şişeye farklı miktarlarda sular ekleyerek şişelere önce vuralım sonra üfleyelim. Vurduğumuzda boş şişeden daha ince ses dolu şişeden daha kalın ses gelir. Çünkü su eklendikçe kütle artar ve aynı kuvvetle vurduğumuzda boş şişe daha çok, dolu şişe daha az titreşir. Üflediğimizde ise boş şişeden kalın ses, çok dolu şişeden daha kalın ses gelir. Çünkü boş şişedeki hava miktarı çok dolayısıyla titreşim az, dolu şişelerdeki hava miktarı az titreşim daha çoktur. Yukarıdaki şekilde cetvel 25 cm dışarıda kalacak şekilde bir elimizle tutup diğer elimizle ucunu sırasıyla 1 cm ve 2 cm çekip bırakırsak; cetvelin dışarıda kalan uzunluğu değişmediğinden çıkan sesin incelik ve kalınlığı değişmez fakat 2 cm aşağıya çekmek için daha çok enerji harcanacağından daha şiddetli ses elde ederiz. Cetvel masadan 25 ve 15 cm çıkacak şekilde 2 cm aşağıya çekip bırakırsak ; aynı miktarda aşağıya çektiğimizden sesin şiddeti değişmez fakat 25 cm lik dışarıda kalan kısmı daha az titreşeceğinden kalın, 15 cm lik dışarıda kalan kısmı daha çok titreşeceğinden ince ses çıkarır. SES DÜZEYİ Ses düzeyi, ses şiddetinin bir ölçüsüdür ve birimi desibel(dB) dir. İnsanın duyabileceği en düşük ses 0 dB’ dir.Ses düzeyinin her 10 dB artışında sesin şiddeti 10 kat artar. Ses düzeyi 10 dB den 20 dB ye çıktığında, sesin şiddeti 10 kat artarken 10 dB den 30 dB çıktığında 100 kat artar. 60 dB den sonrası gürültü olarak adlandırılır. Bu düzeyden büyük olan ortamlarda uzun süre kalmak işitme sorunlarına sebep olabilir. 90 dB den yüksek olan ortamlarda kulak hasarı meydana geleceğinden kulaklık takılmalıdır. MÜZİK ve FEN Belirli bir frekansı olmayan rastgele oluşan seslere gürültü denir. Gürültünün şiddeti ani olarak artar veya azalır. Müzik ise belli frekansı olan seslerden oluşur. Bu seslere nota denir. Müzik aletleri ; telli, vurmalı ve üflemelidir. Telli müzik aletlerinde , teller farklı kalınlık, uzunluk veya gerginlikte yapılarak çıkardıkları seslerin frekanslarının farklı olması sağlanır.Aynı zamanda gövde tasarımı ve yapıldığı maddede çıkan sesi etkiler. Telin boyunu kısaltmak, ince tel kullanmak veya gerginliği arttırmak sesin ince olmasına neden olur. Üflemeli müzik aletlerinde tüm delikleri kapatarak çaldığımızda, titreşen hava miktarı en fazla olacağından oluşan sesin frekansı düşük ve ses kalın olur.Delikler alt uçtan itibaren teker teker açılarak çaldığımızda titreşen hava miktarı giderek azalır ve frekans artar, ses incelir. Vurmalı müzik aletlerinde ise çıkan ses, kasnak üzerine gerilen maddenin cinsine, gerginliğine, kalınlığına ve vurma şiddetine göre değişir. Gerilen madde ne kadar küçük ,ince ve gergin olursa frekans o kadar büyük ve ses ince olur. Genel olarak titreşen madde miktarı arttıkça birim zamandaki titreşim sayısı azalır ve ses kalınlaşır.Titreşen madde miktarı azaldıkça birim zamandaki titreşim sayısı artar ve ses incelir. SESİN TINISI Aynı sesin çeşitli müzik aletlerinden çıktığı zaman gösterdiği farklılığa denir. Tını, sesin farklılığını ifade eder ve ses kaynağının cinsini belirlemeye yarayan ses özelliğidir. Örneğin aynı notayı çalan bir kemanla bir flüt arasındaki temel fark, tını farkıdır ve bu nedenle farklı sesler çıkar. Enstrümanların yapıldığı malzemelerin farklı olması, enstrümanların oluşturduğu sesin farklı bir tınıda olmasını sağlar. SES BİR ENERJİ TÜRÜDÜR Opera sanatçısının bardağı kırması, sokaktan geçen araçlardan gelen müzik sesinin çevredeki eşyalarımızı titreştirmesi sesin bir enerji türü olduğunu gösterir.Sesin şiddeti artarsa taşıdığı enerjide artar. Ses kaynağının yaydığı enerji çevresindeki molekülleri titreştirir ve ses bu titreşimlerle molekülden moleküle aktarılır. Bu ses iletimi sırasında enerjinin bir kısmı, ortamdaki taneciklerin birbiriyle çarpışması sonucu ısıya dönüşür.Bu yüzden kaynağından uzaklaştıkça sesin duyulması azalır. SESİN HIZI Yıldırım düşmesi olayında önce ışık görüldükten sonra ses duyulur.Bunun nedeni, ışık hızının ses hızından çok daha fazla olmasıdır. Sesin havadaki hızı=340 m/s Işığın havadaki hızı=300000000 m/s Ses boşlukta yayılmazken, ışık boşlukta yayılır. Sesin yayılma hızı ortamın cinsine, yoğunluğuna ve sıcaklığına bağlı olarak değişir. Sıcaklık arttıkça sesin yayılma hızı artar. Ses en hızlı katılarda, daha sonra sıvılarda, en yavaş ise gazlarda yayılır. Maddenin yoğunluğu arttıkça sesin yayılma hızı artar. Not: Sesin hızı sesin frekansına ve genliğine bağlı değildir. Sesin bir engele çarpıp yansıması sonucu yankı oluşabilir.İnsan kulağının iki farklı sesi algılaması için ,iki ses arasında en az 0,1 saniye geçmesi gerekir.Yankı olayının oluşabilmesi için, ses kaynağı ile engel arasında en az 17 m mesafe olmalıdır. GÜVEN KAYA