Ses Dalgaları Neden Maddesel Ortamda Yayılır? (Konu Anlatımı)

SESİN MADDE İLE ETKİLEŞİMİ :
Ses kaynağından çıkan ses dalgaları bir engele çarptığında yani madde ile karşılaştığında ışıkta olduğu gibi maddeden yansıyabilir, madde tarafından soğrulabilir veya maddeden geçebilir.

1- Sesin Yansıması :
Seste ışık gibi yansıma özelliğine sahiptir. Ses kaynağından çıkan ses dalgalarının bir yüzeye çarpıp geldiği ortama geri dönmesine sesin yansıması denir. Sesin yansıması için kullanılan yüzeyin ışıkta olduğu gibi düzgün ve pürüzsüz olması gerekir. Fakat yansımanın olabilmesi için yüzeyin parlak olmasına gerek yoktur.
Sesin yansıması olayında, ışığın yansıması olayında olduğu gibi yansıma kanunları geçerlidir. Yani yansıtıcı yüzeye gelen ses dalgası, yüzeyin normali ile eşit açı yapacak şekilde yansır. Yansıma olayında daima gelme açısı yansıma açısına eşittir.
Yansıma olayında ses kaynağından çıkan ses dalgalarının çarptığı yüzeyin düzgün veya pürüzlü olması, yüzeyden yansıyan ses dalgasının miktarını değiştirmez. Yüzey düzgün ve pürüzsüz ise yansıma düzgün olacağı için ses dalgaları aynı doğrultuya gönderilir ve o doğrultuda ses şiddeti artar ve ses daha net duyulur. Yüzey pürüzlü ise yansıma dağınık olacağı için ses dalgaları farklı doğrultulara gönderilir ve (bir doğrultudaki örneğin kulak doğrultusundaki) ses şiddeti azalır.
(Yansıtıcı yüzey olarak düzgün ve pürüzsüz yüzey kullanıldığında sesin daha net duyulmasının nedeni, sesin o yüzeyde düzgün yansımaya uğramasıdır).

NOT :

1- Metrodaki trenin sesinin uzaktan duyulması sesin yansıması ile ilgilidir. Trenin sesi
trenden daha hızlıdır ve trenin sesi metronun duvarlarından yansımıştır.
2- Sınıfta iken koridordaki ses dalgaları havada ilerlerken koridorun duvarlarına çarpar. Bu ses dalgalarının bir kısmı duvara girer ve onun içinde yol alır. Duvarda ilerleyen ses, duvardan çıkar ve tekrar sınıftaki havada ilerleyerek kulağa gelir. Duvar sesin bir kısmını soğurduğu için sesin şiddeti sınıf içerisinde azalır.
3- Koridorda bağıran bir kişinin sesinin hem kendisi doğrudan hem de duvarlarda yansıması yayılır.
4- Boş odada çıkarılan ses şiddetlenmiş olarak duyulur. Şiddetli duyulan sesler, odaya eşya yerleştirildiğinde aynı şiddetle duyulmaz. Çünkü boş odada ses dalgalarının bir kısmı odanın duvarlarına çarpar ve tekrar odanın içindeki havada yansır. Bu yansıma tıpkı bir lastik topun duvara çarpıp geri dönmesi gibidir.
5- Yansıma olayında kullanılan yansıtıcı yüzey konumu değiştirilerek;
• Ses istenilen yöne yönlendirilebilir.
• Sesin daha uzaktan duyulması sağlanabilir.
• Sesin yansıma yönü değiştirilince duyulma mesafesi değiştirilir.
6- Banyo gibi bölümlerde yansıtma özelliği fazla olan malzemeler kullanıldığı için ses daha fazla yansır.
7- Spor salonlarında ses yansıması fazla olur. Salondaki sert ve düz yüzey ses enerjisinin büyük bir kısmını yansıtır.
8- Ses 340 m/sn hızla yayılır. Bir binanın önünde oluşan sesin binanın arkasında duyulmasının nedeni, sesin yan binalardan yansımasıdır.
9- Sesin yayılma özelliğinden yararlanılarak okyanusların derinliği ölçülebilir.
10- Tahta, üzerine düşen ses dalgalarının tamamına yakınını yansıtabilme özelliğine sahiptir.


2- Yankı Olayı :
Ses dalgalarının sert bir yüzeye çarpıp kaynağına geri dönmesine yankı denir. Yankı olayının gerçekleştiğinin anlaşılabilmesi için ses kaynağı ile sesin çarptığı engel arasındaki uzaklık hava ortamında en az 17 m olmalıdır.
Ses kaynağından yayılan ses dalgaları hem doğrudan hem de bir yüzeyde yansıma yani yankılanma sonucu kulağa gelir. Ses kaynağı ile yüzey arasındaki uzaklık 17 m` den daha az olursa kaynaktan yayılıp kulağa gelen ses ile yankılanma yani yansıma sonucu kulağa gelen ses birbirinden ayırt edilemez.

NOT :

1- Yankı olayı genellikle büyük duvarlar ve vadilerde gerçekleşir.
2- Yankı olayının gerçekleşmesi için kullanılan yüzeyin sert yüzey olması gerekir.
2- • İnsan kulağı 20 hertz lik frekanstaki sesleri algılayabilir.
• x = V.t = 340 . 1/20 = 17 m

SORU : 1- Ses yankılanmasında cisimlerin uzaklıkları nasıl ölçülür? (Uzaklık ölçen
cihaz engele ses dalgası gönderir. Engelden yansıyan sesin tekrar cihaza dönmesi arasında geçen süreden engelin uzaklığı belirlenir.)

3- Sesin Soğrulması :
Ses kaynağından çıkan ses dalgaları katı bir yüzeye (engele) çarptığında ses dalgalarının bir kısmı yüzey tarafından soğrulur, bir kısmı iletilir, bir kısmı da yüzey tarafından yansıtılır. Ses dalgaları katı yüzeye çarptığında bir kısmı soğrulduğu için yüzeyin diğer tarafına iletilen ses dalgalarının şiddeti azalır.
Maddelerin sesi soğurma özellikleri farklıdır. Sert yüzeyli katı cisimlerin sesi soğurma özelliği olmayıp bu cisimler sesi yansıtırlar. Yumuşak ve pürüzlü yüzeyler sesi daha fazla soğurabilirler.

NOT : 1- Yan odadaki TV sesinin duyulması, sesin soğrulup iletilmesi nedeniyledir.

4- Ses Yalıtımı :
Ses dalgalarının maddeler tarafından (maddelerin ses dalgalarını) iletilme özelliği sayesinde çevremizdeki sesler duyulabilir. Ancak aşırı gürültülü ortamlarda ses dalgalarının şiddeti fazla olduğu için bu ortamlar sağlık sorunlarına neden olur. Bu nedenle aşırı gürültülü ortamlarda ses yalıtımına ihtiyaç duyulur.
Sesin yayılmasının önlenmesine ses yalıtımı denir. Gürültü, şiddetli ses olduğu için sesi geçirmeyen veya daha az geçiren yani sesi fazla soğuran yalıtım malzemelerinin kullanılması gürültüyü önler yani ses yalıtımı sağlar.

NOT : 1- Kar yağdığında ortam daha sessiz olur. Bunun nedeni sesin kar tarafından
soğrulmasıdır. Kar sayesinde sesin yansıması azalır. (Kar yokken asfalttan yansıyan ses etrafa yayılır. Kar varken kar sesi soğurduğu için yansıma azalır).
2- Sesin kontrol edilebilmesi için yansımasının, iletiminin ve soğrulmasının nasıl gerçekleştiğinin bilinmesi gerekir.
3- Binalar yapılırken ses yalıtımının sağlanması için duvarlar sıvanır ve duvarların arasına sesin soğrulmasını sağlayan ses yalıtım malzemeleri (köpük) konur.
4- Araba egzozlarındaki susturucular motor sesinin şiddetini azaltmak için kullanılır. Susturucularda art arda odacıklar yapılır veya sesi soğurcu maddeler kullanılır.
5- Ağaçlar, ortamdaki sesin soğrulmasını sağlar.
6- Odadaki eşyaların yumuşak ve pürüzlü yüzeye sahip olması sesi dağınık yansımaya uğrattığı için sesin daha fazla soğrulmasını sağlar.

SORU : 1- Ses kayıt stüdyolarında tavan niçin pürüzlü şekilde yalıtım malzemeleri “ kullanılarak yapılmıştır?

ÖRNEKLER :

1- Aralarında 850 m uzaklık bulunan iki noktadan birinden gönderilen ses diğer noktaya kaç saniye sonra ulaşır?

x = 850 m
V = 340 m/sn
t = ? sn

2- Dağın önünde duran kişi bağırdığında 4 saniye sonra kendi sesini tekrar duyuyorsa kişi ile dağ arasındaki uzaklık kaç m dir?

t = 4 sn
V = 340 m/sn
x = ? m

• Kişi kendi sesinin yankısını duyduğu için sesin aldığı yol kişi ile dağ arasındaki uzaklığın iki katı olur.

F- SESİN MADDESEL ORTAMLARDA YAYILMASI :

1- Ses Dalgalarının Maddesel Ortamlarda Yayılma Nedeni :
Ses bir enerji türüdür ve dalgalar halinde yayılır. Ses dalgalarının yayılabilmesi için ses dalgalarının kaynağından çıktığı ortamda maddeyi oluşturan taneciklerin (moleküllerin veya atomların) olması gerekir. Bu nedenle ses dalgaları katı, sıvı ve gaz gibi maddesel ortamlarda yayılabilir.
Boşlukta, maddesel ortam yani tanecikler olmadığı için ses boşlukta yayılmaz. Bunun nedeni de ses kaynaklarının titreşimleri sonucu yaydıkları titreşim enerjilerinin yayılabilmesi için taneciklere ihtiyaç vardır. Boşlukta tanecik olmadığı için ses kaynağının titreşim sonucu yaydığı titreşim enerjisi taşınamaz ve ses yayılamaz.
Bir kaynaktan çıkan ses dalgaları, etrafımızdaki hava moleküllerinin titreşmesi sonucu kulağımıza gelir.

ÖRNEKLER :

1- Sesin yayılması yan yana dizili madeni paralara benzetilebilir. Baştaki paraya kuvvet uygulanınca bu paranın enerjisi sırasıyla diğer paralar tarafından en sondaki paraya iletilir.
2- İki pet bardak ve bunları birbirine bağlayan iple sesin yayılması sağlanabilir. Ses bu olayda katı ve gaz halindeki maddelerde yayılmıştır.
• Ses, 1. kişinin ağzından çıkar ve hava tarafından 1. pet bardağa ulaşır.
• Ses, 1. pet bardaktan ipe ve ikinci pet bardağa ulaşır.
• 2. pet bardaktan havaya yayılır ve 2. kişiye ulaşır.
3- Bir yüzücünün su altında çıkardığı ses, su altındaki diğer kişiler tarafından duyulabilir.
4- Diyapazona lastik tokmağı ile vurulunca, tokmağın enerjisi diyapazona aktarılır. Diyapazonun titreşen kolu, kendisine değen hava moleküllerini titreştirir. Bu hava molekülleri titreşirken (ileri – geri hareket ederken) etrafındaki diğer hava moleküllerini de titreştirir ve havada görünmez bir dalga hareketi oluşur.
5- Bir hoparlörden ses yayılırken hoparlördeki kağıt (koni) ileri – geri titreşir. Bu kağıt ileri (dışa) doğru hareket ettiğinde önündeki hava moleküllerini iterek sıkıştırır. Hoparlördeki kağıt geriye (içeri) doğru hareket ettiğinde önündeki hava moleküllerinin arasını açar. Bu şekilde sürekli sıkışan ve ayrılan hava molekülleri ses dalgalarını oluşturur.

2- Ses Dalgalarının Yayılmasına Maddenin (Katı–Sıvı–Gaz) Halinin Etkisi :
Çevreden gelen ses dalgaları genellikle hava molekülleri sayesinde kulağa taşınır. Sesin iletilmesinde ortamdaki molekül ve atomların arasındaki boşluk önemlidir.
Katı maddeyi oluşturan molekül ve atomlar arasındaki boşluk sıvılardan, sıvı maddeyi oluşturan molekül ve atomlar arasındaki boşluk ta gazlardan daha azdır. Bu nedenle katı haldeki maddeler sıvı haldeki maddelere göre, sıvı haldeki maddeler de gaz halindeki maddelere göre sesi daha iyi iletirler.
Sesin yayılmasında yani iletilmesinde olduğu gibi sesin soğrulmasında ve yansımasında da katı haldeki maddeler, sıvı ve gaz halindeki maddelere göre sesi daha iyi soğururlar ve yansıtırlar.
Ses dalgaları maddesel ortamla karşılaştığında maddeden geçme, madde tarafından soğrulma ve maddeden yansıma olaylarını gerçekleştirebilir ve sesin madde ile etkileşim oranı maddenin cinsine bağlı olarak değişir.


3- Akustik ve Önemi :
Sesin özelliklerini inceleyen ses bilimine akustik denir. Akustik, gürültünün azaltılmasını, yankılanmanın önlenmesini, sesin yansıması ve soğrulması arasındaki uyumsuzluğun ortadan kaldırılmasını yani sesin kontrol altında tutulmasını sağlar. Akustik biliminin kullanılabilir olması için farklı cisimlerin sesle nasıl etkileştiğinin bilinmesi gerekir.
Akustik düzenlemeler sayesinde gürültü azaltılabilir yani gürültüye neden olan ses titreşimleri kontrol altında tutulabilir. (Gürültü nüfus artışı sonucu ortaya çıkar ve insanları rahatsız eder. Bunun için binalar inşa edilirken akustik özelliklerinin iyi olmasına dikkat edilir). Akustik özelliğin olmadığı veya zayıf olduğu ortamlarda gürültü kirliliği olur ve bu da insan sağlığına zarar verir.

ÖRNEKLER :

1- Antalya`da ki Aspendos Antik Tiyatrosunun akustik özelliği vardır.
2- Mimar Sinan tarafından yapılan Süleymaniye Camisinin akustik özelliği vardır.
3- Sinema, tiyatro ve konser salonlarının akustik özelliği vardır.

4- Ultrasonik Ses :
Saniyedeki titreşim sayısı 20.000 den fazla olan ses titreşimlerine ultrasonik (ses üstü) ses denir. Ultrasonik ses, günlük hayatta ve teknolojide kullanılır. Ultrasonik ses insan kulağı tarafından duyulamaz.
• Ultrasonik sesler, bazı hayvanlar tarafından (kedi, köpek, yunus) duyulabilir. Bu hayvanların eğitiminde ultrasonik ses çıkartan düdükler kullanılır.
• Ultrasonik seslerin yan etkisi bulunmadığı için hamile bayanların bazı hastalıklarının teşhis ve tedavisinde kullanılır. (Kalp problemi, tümör, böbrek taşı, safra kesesi taşı tespitinde ve böbrek ve safra taşlarının kırılmasında kullanılır).
• Ultrasonik ses, titreşim sayısı fazla olduğu için duyulabilen sese göre 100 bin kat daha fazla enerjiye sahiptir. Bu sesler duyulabilen seslere göre daha kolay yönlendirilir ve bu nedenle de teknolojide kullanılır. (Borunun kalınlığı veya çatlak olup olmadığı kontrol edilebilir).
• Ultrasonik ses, dezenfekte işlemi için kullanılır. (Gözlük ve takıların temizlenmesi için kullanılır).
• Heterojen karışımların karıştırılması için kullanılır.
• Beton blokların delinmesi için kullanılır.
• Katı maddelere şekil vermek için kullanılır.
• Anne filin çıkardığı ultrasonik ses, yavru filleri bulmak için, erkek filin çıkardığı ultrasonik ses diğer filleri uzaklaştırmak için kullanılır.
• Karanlık ortamlarda uçabilen yarasalar ultrasonik sesler çıkartarak bu seslerin yansıması sonucu yönlerini bulurlar veya avlanırlar.
• Ultrason cihazı, ultrasonik sesin üretilmesi prensibine göre çalışır. Ultrason cihazı sayesinde iç organlara ultrasonik sesler gönderilir ve bu ses dalgaları iç organlara tarafından yansıtılarak bilgisayarlar sayesinde görüntü halinde ekrana düşürülür.

NOT :

1- Kapalı mekânlarda yankı oluşumunun engellenmesi için sesi yalıtan yalıtım
malzemeleri kullanılmalıdır.
2- Sesin yansıma özelliğinden yararlanılarak maden yataklarının yeri belirlenebilir, deprem fayları belirlenebilir, deniz derinliği ölçülebilir.
3- Ses dalgaları kullanarak sudaki cisimlerin yerini ve derinliğini ayrıca denizlerin derinliklerini ölçmek için kullanılan cihaza sonar denir. Sonar cihazı ses dalgalarını gönderir ve ses dalgaları engele çarpıp yansıyarak tekrar cihaza ulaşır. Ses dalgalarının gönderildikten sonra tekrar geri gelmesi süresi hesaplanarak uzaklık ölçülebilir.
4- İnsan kulağı saniyede 20 – 20.000 titreşim arasındaki sesleri duyabilir.

Hazırlayan: MURAT ÜSTÜNDAĞ
Kayseri Mithatpaşa İlköğretim Okulu Fen ve Teknoloji Öğretmeni