Ses Nasıl Yayılır? (Konu Anlatımı)

1- Ses :
Katı, sıvı ve gaz halindeki maddelerin oluşturduğu tanecikli (maddesel) ortamlarda dalgasal olarak (dalga şeklinde) yayılabilen enerji türüne ses denir. Ses, titreşimlerden oluşan bir enerji türüdür.
• Ses veren her madde veya cisme ses kaynağı denir.
• Ses kaynakları titreşerek ses meydana getirir.
• Sesin oluşabilmesi için mutlaka titreşim hareketinin gerçekleşmesi gerekir.
• Titreşim, bir cismin ileri geri gidip gelme hareketidir. (Ses veren her şey titreşir ve titreşen cisimler ses oluşturur).
• Çevremizde ses çıkaran sayısız varlık vardır. İnsanlar, hayvanlar, taşıtlar, müzik aletleri, şelale, rüzgâr, yağmur ses çıkaran varlıklardandır.
• Ses kaynağından yayılan ses titreşimleri kulak tarafından duyulabilir. Fakat insan kulağı bütün ses titreşimlerini duyamaz. (Frekansının uygun olması gerekir)
• İnsanların birbirleriyle iletişim kurmaları, duygu ve düşüncelerini aktarabilmeleri için konuşmaları gerekir. Konuşmanın temel öğesi sestir ve insan sesi de titreşim sonucu oluşur.
• Ses veren ses kaynakları esnektir ve esnek olan cisimler ses dalgaları oluşturabilir veya ses dalgalarını iletebilir.


NOT : 1- İnsanların ses çıkarması da titreşimle olur. Gırtlakta bulunan ses telleri soluk verme
olayı sırasında akciğerlerden dışarı verilen hava ile titreşerek ses çıkmasını sağlar.

2- Sesin Özellikleri :
Sesleri birbirinden ayıran üç özellik vardır. Bunlar sesin şiddeti, sesin yüksekliği ve sesin tınısıdır.

a) Sesin Şiddeti :
Sesin zayıf veya kuvvetli olmasına sesin şiddeti denir. Sesin şiddeti desibel (dB) birimi ile belirtilir. 0 – 60 (dB) arasındaki sesler insan kulağını rahatsız etmez.

b) Sesin Tınısı :
Aynı sesin çeşitli müzik aletlerinden çıktığı zaman gösterdiği farklılığa sesin tınısı denir. Tını, sesin farklılığını ifade eden bir terimdir. (Aynı notayı (tonu) çalan bir kemanla bir flüt arasındaki temel fark, tını farkıdır ve bu nedenler farklı sesler çıkar. Enstrümanların yapıldığı malzemelerin farklı olması, enstrümanların oluşturduğu sesin farklı bir tınıda olmasını sağlar).


c) Sesin Yüksekliği (Frekansı) :
İnce sesi kalın sesten ayıran özelliğe sesin yüksekliği denir. Ses yüksekliği, ses kaynağının titreşme hızına bağlıdır. Ses kaynakları hızlı titreştiği zaman sesin yüksekliği artar ve ses ince (tiz) çıkar. Ses kaynakları yavaş titreştiği zaman sesin yüksekliği azalır ve ses kalın (pes) çıkar.
(Ses kaynağının 1 saniyedeki titreşim sayısına frekans denir. Frekans birimi hertz`dir ve Hz ile gösterilir. Frekansı büyük olan ses kaynağı ince, frekansı küçük olan ses kaynağı kalın ses verir.)
Sesin yüksekliği ses kaynağı olarak kullanılan telin boyuna, gerginliğine, kalınlığın (kesitine) ve cinsine bağlıdır.
• Kalınlıkları farklı, diğer özellikleri aynı olan iki telin verdiği seslerin yükseklikleri (frekansları) farklıdır. İnce telin verdiği sesin yüksekliği (frekansı) daha fazladır yani sesi incedir.
• Cinsleri farklı, diğer özellikleri aynı iki telin verdiği seslerin yükseklikleri (frekansları) farklıdır.
• Gerginlikleri farklı, diğer özellikleri aynı olan iki telin verdiği seslerin yükseklikleri (frekansları) farklıdır. Gergin telin verdiği sesin yüksekliği (frekansı) daha fazladır yani sesi incedir.
• Uzunlukları farklı, diğer özellikleri aynı olan iki telin verdiği seslerin yükseklikleri (frekansları) farklıdır. Uzun telin verdiği sesin yüksekliği (frekansı) daha fazladır yani sesi incedir.

3- Ses Kirliliği:
Sesin abartılı ve gelişi güzel kullanılması sonucu ses kirliliği ortaya çıkar. Ses kirliliğine gürültü denir. Ses kirliliği insan sağlığı için çok zararlıdır.
Ses şiddeti birimi desibeldir (dB). İşitilebilen en hafif sesin şiddeti 0 (sıfır) desibel olarak kabul edilir. (Buna işitme eşiği denir). Normal konuşma sesi 30 – 60 dB arasındadır. (İnsan kulağı, frekansı 20 titreşim/saniyeden küçük olan sesleri işitmez fakat bu seslerden olumsuz etkilenir. Ses altı denilen bu titreşimlerin etkisinde uzun süre kalan insanlarda sağırlıklar görülmektedir).

4- Sesin Yayılması :
Ses maddesel ortamlarda yayılabilir yani sesin yayılabilmesi için maddesel ortama dolayısıyla taneciklere ihtiyaç vardır. Bu nedenle ses katı, sıvı ve gaz halindeki maddelerde yayılır. Boşlukta, maddesel ortam (tanecik) olmadığı ses boşlukta yayılmaz.
Ses dalgalar halinde yayılır. Ses dalgaları su dalgalarına benzer ve su dalgaları gibi dairesel (küresel dalgalar şeklinde) olarak yayılırlar. Ses dalgaları da su dalgaları gibi bir noktadan başlayarak başka bir noktaya doğru hareket eder.
Su dalgalarını oluşturan kaynağın yakınında su dalgaları belirgindir ve su dalgaları kaynaktan uzaklaştıkça daha az belirgin hale gelir. Ses dalgaları da su dalgaları gibi kaynağa yakın yerlerde şiddetlidir (belirgindir) ve kaynaktan uzaklaşıldıkça ses dalgalarının şiddeti azalır. Bunun nedeni, kaynağa yakın yerlerde ses dalgalarının enerjisinin fazla olması ve ses kaynağından uzaklaşıldıkça ses dalgalarının enerjisinin azalmasıdır.
Ses dalgaları ile su dalgaları arasındaki fark ise, su dalgaları görünebilir ve su dalgaları sadece suyun yüzeyinde yayılır. Ses dalgaları ise görünmez ve ses dalgaları her doğrultuda (küresel olarak) yayılır.
Ses kaynağından çıkan ses dalgaları (kaynaktan) enerji taşırlar. Bu enerji, çeşitli ortamlar tarafından iletilir. Ses enerjisi iletilirken sesin yayıldığı ortamdaki yani tanecikler yer değiştirmez yani yayılmaz. Yayılan yani yer değiştiren madde veya tanecik değil, hareket enerjisidir.
Ses kaynağından çıkan ses dalgaları, yayıldığı ortamdaki maddenin taneciklerini titreştirir. Titreşen tanecik etrafındaki diğer tanecikleri titreştirir ve bu nedenle ses bir tanecikten diğerine yayılır. Ses tanecikten taneciğe yayıldığı için tanecikler arasındaki boşluk ne kadar az ise sesin yayılma hızı o kadar fazla olur. Yani sesin yayılma hızı en fazla katılara da sonra sıvı sonra da gazlardadır. Fakat ses dalgaları gaz halindeki maddelerde en uzağa gider.
Cisimlerin titreşmesi ile meydana gelen sesin kulağımıza kadar gelebilmesi için ses kaynağı ile kulağımız arasında katı – sıvı – gaz gibi esnek bir ortamın bulunması gerekir.

NOT : 1- Sesin oluşabilmesi için titreşimin belli bir değerde olması gerekir.
2- Ses dalgaları havada 340 m/s yol alır. Suda 1453 m/s hızla yol alır. Katılarda yaklaşık olarak 5000 m/s hızla yayılır.
3- Güneş`in yaydığı ışık Dünya`ya ulaştığı halde Güneş`te oluşan patlamaların sesi duyulamaz. Bunun nedeni sesin yayılması için maddesel ortam gereklidir. Uzay boşluğunda maddesel ortam olmadığı için Güneş`te oluşan patlamalar duyulamaz.
4- Saat, hava dolu fanusta iken çalarsa sesi duyulabilir. Fakat havası tamamen boşaltılmış fanusta çalarsa sesi duyulamaz. Bunun nedeni, sesin boşlukta yayılamaması ve sesin yayılabilmesi için maddeye ihtiyaç duymasıdır.
5- İnsanların duyabileceği ve üretebileceği seslerin belli frekans değerleri vardır. Normal bir insan kulağı 20Hz ile 20000 Hz arasındaki sesleri duyabilir. Frekansı 20000 Hz`in üstünde olan sese ultrasonik ses denir.

SORU : 1- Bir kaynağın oluşturduğu ses kulağa nasıl ulaşır?
2- Güneş`in yaydığı ışık Dünya`ya ulaştığı halde Güneş`te meydana gelen patlamaların sesi niçin duyulamaz? (Sesin yayılabilmesi için maddesel ortam gereklidir).
3- Durgun suya taş atılınca ne olur? (Taşın suya değdiği noktadan itibaren dairesel su dalgaları oluşur).

5- Sesin Yayılma Hızına Etki Eden Faktörler :

a) Ortam Sıcaklığı :
Sıcaklık arttıkça taneciklerin titreşim hızı yani kinetik enerjisi artacağından sesin yayılma hızı artar. (Sesin 0ºC de havada yayılma hızı 331m/s olduğu halde 20ºC de 344 m/s‘dir. Sıcaklık artıkça sesin o ortamdaki yayılma hızı da artar).


b) Ortamın Cinsi :
Sesin yayıldığı ortamın cinsi, sesin farklı hızlarda yayılmasına neden olur. Sesin hızlı yayılabilmesi için tanecikler arasındaki boşluğun az ve taneciklerin düzenli olması gerekir.
Sesin yayılma hızı, katı, sıvı ve gazlarda farklıdır. Ses, en yavaş gazlarda, sonra sıvılarda, en hızlı katılarda yayılır. (Katı haldeki maddelerde de sesin yayılma hızı farklıdır.)


NOT : 1- SES DALGALARININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ :
Dalgalar genel olarak, mekanik ve elektromanyetik dalgalar olmak üzere iki ana gruba ayrılır. Elektromanyetik dalgalar, yayılmak için bir ortama ihtiyaç duymazlar ve boşlukta da yayılabilirler. Mekanik dalgalar ise, enerjilerini aktarabilmek için ortam taneciklerine ihtiyaç duyarlar. Bu yüzden boşlukta (örneğin uzayda) yayılamazlar. Ses dalgaları da mekanik dalgalar olduklarından yayılmak için maddesel bir ortama ihtiyaç duyarlar.
Ses, nesnelerin titreşiminden meydana gelen ve uygun bir ortam içerisinde (hava, su vb.) bir yerden başka bir yere, sıkışma (compressions) ve genleşmeler (rarefactions) şeklinde ilerleyen bir dalgadır. Dolayısıyla ses, bir basınç dalgasıdır.

• 1960 tarihli bu fotoğrafta, özel bir ses merceği ve özel bir görüntüleme yöntemi kullanılarak, sol tarafta görülen kornadan çıkan ses dalgalarının görüntüsü elde edilebilmiştir.
(Bell Telephone Laboratory)

2- FREKANS (SIKLIK) :
Bir dalganın frekansı, dalganın hava veya başka bir ortam içinden geçerken ortamdaki partiküllerin ne sıklıkta titreştiğine bağlıdır. Frekans ileri geri titreşimlerin zamana bağlı olarak ölçülmesi ile hesaplanır. Saniyedeki titreşim sayısı özel olarak Hertz birimi ile ifade edilir.

1 Hertz = 1 döngü/saniye

Yüksek frekans değerleri için Hertz`in bin katı olan ‘kilohertz` (kHz) birimi kullanılır. İnsan kulağının duyabildiği sesler 20 ile 20000 Hz (20kHz) arasında frekansa sahip olabilir. Eğer bir frekans 20 Hz` in altında ise bu tür titreşimlere ses altı titreşimler, frekans 20 kHz` in üzerinde ise bunlara da ses üstü titreşimler denir.

3- GENLİK (AMPLİTÜD) :
Genlik, ses dalgalarının dikey büyüklüğünün bir ölçüsüdür. Ses dalgalarını oluşturan sıkışma ve genleşmeler arasındaki fark, dalgaların genliğini belirler. Ses dalgaları havada veya başka bir ortamda titreşen objeler tarafından üretilir. Örneğin titreştirilen bir gitar teli, yaptığı periyodik salınım hareketi ile hava moleküllerinin belli bir frekansta sıkışmasını ve genleşmesini sağlar. Bu şekilde teldeki enerji havaya iletilmiş olur. Enerjinin miktarı, teldeki titreşim genliğine bağlıdır. Eğer tele fazla enerji yüklenirse, tel daha büyük bir genlikle titreşir. Teldeki titreşim genliği ne kadar fazla ise ortam tanecikleri (örneğin hava molekülleri) tarafından taşınan enerji de o kadar fazladır. Enerji ne kadar fazla ise sesin şiddeti de o kadar büyük olacaktır. Bu ifadeler, titreşen tüm cisimler için geçerlidir.

4- DALGA BOYU :
Bir dalganın ardışık iki tepe veya iki çukur noktası arasındaki mesafe dalga boyunu verir. Dalga boyu λ (lamda) ile gösterilir.

5- TON :
Müzikte, diatonik (doğal major) gamda bir ‘tam aralık` olarak tanımlanan ton, belli bir frekansta ve perdede üretilen saf ses anlamında kullanılır. Örneğin bir ses çatalı (diyapazon) titreştirildiğinde ortaya çıkan 440 Hz frekansındaki ‘Do (C)` notası, saf bir tondur. Saf tonlar doğal ortamda fazla karşılaşılmayan ve genellikle müzik aletleri veya ses üreteçleri aracılığıyla üretilen seslerdir. Yüksek frekanslı (yüksek perdeden) sesler tiz, düşük frekanslı (düşük perdeden) sesler pes (bas) olarak algılanır.
6- TINI :
Sesin ‘rengini` ifade eden bir terimdir. Aynı oktavda, aynı notayı (tonu) aynı yoğunlukta ve aynı uzunlukta çalan bir kemanla bir flüt arasındaki temel fark, ‘tını farkı`dır. Enstrümanları oluşturan bileşenlerin doğal frekanslarındaki farklılıklar, sonuçta oluşan sesin farklı bir tınıda olmasını sağlar. Bu sayede, farklı müzik aletlerinden çıkan özdeş notaları kolaylıkla ayırt edebiliriz. Tını, sesin harmonik (doğuşkan) yapısına bağlı olarak değişir.

7- SESİN ŞİDDETİ :
Şiddet, ses dalgalarının taşıdıkları enerjiye bağlı olarak birim alan uyguladıkları kuvvettir. Birimi genellikle ‘metrekare başına Watt` (W/m2) olarak ifade edilir. Sesin şiddeti, ses kaynağına olan uzaklığın karesi ile ters orantılıdır.

8- DESİBEL (DB) :
İnsan kulağı çok düşük ve çok yüksek şiddette sesleri duyabilme yeteneğine sahiptir. İnsan kulağının algılayabileceği en düşük ses şiddeti, eşik şiddet olarak bilinir. Kulağa zarar vermeden işitilebilen en yüksek sesin şiddeti ise, eşik şiddetinin yaklaşık 1 milyon katı kadardır. İnsan kulağının şiddet algı aralığı bu kadar geniş olduğundan, şiddet ölçümü için kullanılan ölçek de 10`un katları, yani logaritmik olarak düzenlenmiştir. Buna desibel ölçeği denir. Sıfır desibel mutlak sessizliği değil; işitilemeyecek kadar düşük ses şiddetini (ortalama 1.10-12 W/m2) gösterir.
Desibel, bir oranı veya göreceli bir değeri gösterir ve ‘bel` biriminin 10 katıdır. Alexander Graham Bell` in anısına bel adı verilen birim, iki farklı büyüklüğün oranının logaritması olarak tanımlanmaktadır. Yani ‘1 bel`, birbirlerine oranları 10 olan iki büyüklüğü göstermektedir (örneğin 200/20). Bu oranın çok büyük olmasından dolayı ``Desibel`` adı verilen ve oranların logaritmasının 10 katı olarak tanımlanan birim daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu sayılardan biri bilinen bir sayı olarak alındığından, Desibel; söz konusu bir büyüklüğün (Pi) referans büyüklüğe (Pref) oranının logaritmasının 10 katıdır (dB=10.log [Pi/Pref]).
dBA ise insan kulağının en çok hassas olduğu orta ve yüksek frekansların özellikle vurgulandığı bir ses değerlendirmesi birimidir. Gürültü azaltması veya kontrolünde çok kullanılan dBA birimi, ses yüksekliğinin sübjektif değerlendirmesi ile ilişkili bir kavramdır.
Eşik şiddetindeki ses ‘sıfır` desibeldir ve 1.10-12 W/m2 değerine eşdeğerdir. 10 kat daha şiddetli ses 1.10-11 W/m2; yani 10 dB iken, 100 kat daha şiddetli ses 20 dB`dir. Aşağıdaki tabloda, günlük hayatta sıklıkla karşılaştığımız bazı ses kaynakları ve bunların ürettiği seslerin desibel olarak şiddetleri karşılaştırma amacıyla verilmiştir.



Ses dalgaları enerjilerini 3 boyutlu ortamda taşırken, kaynaktan uzaklaştıkça ses dalgalarının şiddeti azalır. Artan uzaklıkla birlikte ses dalgalarının şiddetinin azalması ses dalgalarındaki enerjinin daha geniş alanlara yayılmasından kaynaklanır. Ses dalgaları 2 boyutlu bir ortamda dairesel olarak yayılır. Enerji korunduğu için enerjinin yayıldığı alan arttıkça güç azalmalıdır. Şiddet ve uzaklık arasındaki ilişki ters-kare ilişkisidir. Bu yüzden kaynağa olan uzaklık 2 katına çıktığında şiddet ¼ `üne düşer. Benzer şekilde kaynağa olan uzaklık ¼ `üne düştüğünde şiddet 16 katına çıkar. Uzaklık arttıkça sesin şiddeti, uzaklığın karesi oranında azaltır. Aşağıdaki tabloda şiddet ve uzaklık arasındaki ilişki gösterilmiştir:

9- REZONANS :
Frekansları aynı olan ses kaynaklarından biri titreştiğinde, diğer ses kaynağının etkiyle titreşmesine rezonans denir.

10- SES KAYDI :
İlk ses kaydı fonograf denen bir araçla yapılmıştır. (Thomas Edison tarafından 1877`de icat edilmiştir). Zamanla bu alanda çeşitli araçlar geliştirilmiştir. Gramafon, teyp ve modern stüdyolardaki kayıt araçlarıdır. İlk ses kaydı fonografta sesler, mum silindirlere kayıt yapılıyordu. Dönen taş plaklara kaydedilir.
Sesin banda kaydedilmesiyle ses kaydı gelişti. Sesli bir filmde ses, filmin kenarına kaydedilir.
Müzik kasetleri, sesin kaset içinde banda kaydedilmesiyle istediğimiz zaman, kaset çalarla tekrar sese dönüştürmemizi sağlar.

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