4.Ünite Ses
SES
SES; madde moleküllerinin titreşimiyle oluşan bir dalga hareketidir(titreşim hareketidir). Ses; katı, sıvı veya gaz gibi maddesel bir ortamda yayılır. Boşlukta ses yayılmaz. Havası boşaltılmış bir fanusun içinde çalan saatin sesi duyulmaz. Çünkü saatin yaydığı ses dalgalarının taşınabileceği bir madde yoktur. Ses, bir noktadan başka bir noktaya doğru dalgalar halinde yayılır. Bu dalgalar titreşimler sonucunda meydana gelir.
Frekans: 1 saniyede oluşan ses dalgası sayısına frekans denir. Bir kaynaktan bir saniyede üretilen dalga sayısı ne kadar fazla ise sesin frekansı o kadar büyük olur. Dalga sayısı arttıkça frekans artar, frekans arttıkça ses incelir. Dalga sayısı azaldıkça frekans azalır, frekans azaldıkça ses kalınlaşır. Bir cisim ne kadar hızlı titreşirse o kadar yüksek frekanslı ses üretir. Frekansın birimi hertz’dir. Hz şeklinde gösterilir. Hertz, 1 sn.deki titreşim sayısını ifade eder.
Titreşen bir cismin frekansı şunlara bağlıdır:
1-Telin boyuna: telin boyu arttıkça frekansı küçülür
2-Telin gerginliğine: telin gerginliği arttıkça frekansı artar.
3-Telin kesitine: tel kalınlaştıkça frekans küçülür.
4- Telin cinsine
Genlik: Ses dalgasının en yüksek (tepe) noktası ve en düşük (çukur) noktası arasındaki mesafenin yarısı genlik olarak isimlendirilir. Bir ses dalgasının genliği ne kadar büyükse sesin de şiddeti o kadar büyük olur.
Sesin Özellikleri
Sesin Yüksekliği (Pes ve Tiz Sesler): İnce sesi kalın sesten ayıran özelliktir. Sesin frekansı sesin yüksekliğini (incelik-kalınlık) ifade eder. Bir sesin ince veya kalın olması o ses kaynağının titreşim sayısına bağlıdır.(bir ses kaynağının bir saniyedeki titreşim sayısına frekans denir.) İnce sesin frekansı yüksek, kalın sesin frekansı ise düşüktür. Ses kaynakları çok hızlı titreştirilirse ince, az titreştirilirse kalın ses üretir. İnce seslere tiz, kalın seslere pes ya da bas sesler denir. Yani yüksek frekanslı sesler tiz, düşük frekanslı sesler bas seslerdir.
İnsan kulağı 20 Hz ile 20000 Hz (20 kHz) aralığındaki sesleri duyabilir. Bu aralığın altındaki ses dalgalarına ses altı, üstündekilere ise ultrason (ses üstü) denir. Pek çok canlı, insanın duyamayacağı frekansa sahip sesleri duyabilir. Yunus, yarasa gibi hayvanlar ultrasonik sesler çıkartırlar. Köpekler, 50 Hz ile 45000 Hz, kediler 45 Hz ile 85000 Hz aralığındaki sesleri duyabilirler.
Sesin Şiddeti: Sesin uzaktan veya yakından duyulabilme özelliğidir. Bir ses dalgasının genliği sesin şiddetini
(gürlüğünü) belirler. Bu ses dalgasının taşıdığı enerji miktarı ile ilgilidir. Ses dalgası ne kadar çok enerjiye sahip olursa o
kadar şiddetlidir. Şiddetli olmayan ses dalgaları ise zayıf ses üretirler. Ses dalgalarında genlik ne kadar büyük olursa
sesin şiddeti de o kadar büyük olur. Sesleri duyup duyamamamız, sesin işitme sağlığımıza zararlı olup olmadığı veya bir
aracın gürültülü olup olmadığı çoğu zaman ses şiddeti yerine, ses düzeyine bakılarak belirlenir. Ses şiddeti desibel (dB)
birimi ile ifade edilir. İnsan kulağının duyabileceği en düşük ses şiddetine eşik şiddeti denir. Eşik şiddeti 0dB’ dir.
Gürültü: Düzensiz frekanslı sesler gürültü olarak adlandırılır. Bir sesin gürültü olup olmadığı ses düzeyine bakılarak
belirlenir. Ses düzeyi, ses şiddeti ile ilgilidir.
Sesin Tını: Bazı müzik aletlerinin verdiği sesin frekansı ve şiddeti aynı olabilir. Mesela piyano ve mandolin ile aynı parça çalındığında bu farklılığın belirlenmesi sesin tınısı ile mümkün olur. Çünkü piyano ve mandolinin oluşturduğu bir nota sesi birbirinden farklıdır. Yani; ses kaynaklarını birbirinden ayıran ve sesin hangi ses kaynağından geldiğini tanıtan ses özelliğine tını denir.
Müzik ve gürültü arasındaki fark: Müzik rastgele seslerden değil, belli frekanslardaki seslerin bir ahenk içinde kullanılmasıyla yapılır. Gürültüde ise ahenk ve düzen yoktur.
Osiloslokop: Ses dalgalarının özelliklerini incelemek için kullanılan aletlerdir. Bu alet yardımıyla herhangi bir ses dalgası ekranda görünür hale getirilerek sese ait frekans ve genlik ölçülür.
Sesin Yayılma Hızı : Ses, ortam taneciklerini titreştirerek hareket ettiği için ortamdaki taneciklerin birbirlerine yakınlıkları sesin hızını etkiler. Sesin yayılma hızı bazı etkenlere bağı olarak değişir. Yani ses her ortamda aynı hızla yayılmaz.
1) Sesin yayılma hızı ortamın cinsine bağlıdır. Sesin katı, sıvı ve gaz ortamlardaki yayılma hızı farklıdır. Gaz tanecikleri birbirinden çok uzak, katı tanecikler ise birbirine çok yakındır. Bu nedenle ses katılarda en hızlı, gazlarda ise en yavaş yayılmaktadır.
Ortama göre sesin yayılma hızının karşılaştırılması VKatı> VSıvı>VGaz
2) Sesin yayılma hızı ortamın yoğunluğuna bağlıdır. Ortamın yoğunluğu arttıkça sesin yayılma hızı da artar.
3) Sesin yayılma hızı ortamın sıcaklığına da bağlıdır. Ortamın sıcaklığı arttıkça sesin hızı da artar. Çünkü sıcak ortamın tanecikleri, soğuk ortamın taneciklerinden daha hızlıdır.
Aşağıdaki tabloda sesin farklı ortam ve sıcaklıklardaki yayılma hızı verilmiştir.
| Madde |
Sıcaklık (°C) |
Sesin hızı (m/s) |
| Hava |
0 |
332 |
| Hava |
20 |
344 |
| Hava |
100 |
386 |
| Su |
20 |
1463 |
| Su |
100 |
2100 |
| Demir |
0 |
5000 |
| Demir |
20 |
5130 |
| Altın |
20 |
1743 |
| Bakır |
20 |
3560 |
Sesin Yansıması: Ses kaynağından çıkarak çevreye yayılan ses dalgaları bir yüzeye çarptığında yön değiştirir. Bu olaya sesin yansıması denir. Sesin yansıma özelliğinden yararlanılarak deniz, göl, kuyu ve okyanusların derinlikleri ölçülebilmektedir.
YANKI: Ses dalgalarının bir engele çarptıktan sonra yansıyıp geri dönmesi olayına yankı denir. Bir engele ses dalgalarını gönderip, engelden yansıyan sesin tekrar geri dönmesi arasında geçen süreden engelin uzaklığı tespit edilir. Yankı olayının gerçekleşmesi için gerekli en küçük uzaklık 20° C de 17 m’dir. Engelle aramızdaki uzaklık 17 metreden küçük ise yansıyıp geri dönen sesi ayırt edemeyiz. Gemilerde deniz derinliğinin saptanması, balık sürülerinin izlenmesi, batık gemilerin yerinin saptanması için sonar cihazları kullanılır. Sonar cihazları suyun sesi iletmesi sayesinde çalışır.
Ses Yalıtımı: Sesi az geçiren veya hiç geçirmeyen malzemelerin kullanılması gürültüyü önler. Günümüzde ses yalıtımını sağlayan malzemeler üretilmektedir. Lastik, pamuk, yün, keçe ve halı gibi maddeler sesi az iletirler, yansıtmaz, söndürür. Tahta, demir, bakır, taş, beton, alüminyum gibi maddeler ise sesi iyi iletir.
Rezonans: Bir ses kaynağından yayılan ses dalgaları çevredeki bazı ses kaynaklarını etkileyerek titreştirebilir. Frekansları aynı olan kaynaklardan biri titreştirildiğinde diğer ses kaynağının etki ile titreşmesi olayına rezonans denir.
Frekansına Göre Ses Çeşitleri
İnsanların üretebilecekleri ve duyabilecekleri belli frekans değerleri vardır. Normal bir insan kulağı 20–20.000 Hz frekansları arasındaki sesleri duyabilir. Frekans değerlerine göre ultrasonik ses ve infrasonik ses olarak iki ses çeşidi vardır.
a) Ultrasonik Ses (Ultrason) :
Frekansı 20.000 Hz’in üstünde olan seslere ultrasonik ses veya ses üstü ses veya ultrason denir. Ultrasonik ses normal ses göre daha fazla enerjiye sahiptir ve bu sesler insanlar tarafından duyulamaz. Fakat Ultrasonik sesler birçok hayvan tarafından duyulabilir. (Köpek, yunus, yarasa).
Ultrasonik sesten teknolojide yararlanılır.
• İnsan ve hayvanlarda hastalıklı bölgenin yeri ve büyüklüğü belirlenir.
• Cisimler dezenfekte edilir.
• Boruların kalınlığı veya çatlak olup olmadığı tespit edilir.
• Yarasalar çıkardıkları ve duyabildikleri ultrasonik ses sayesinde, sesin yansıması özelliğini kullanarak yönlerini bulabilir ve avlanırlar.
b) İnfrasonik Ses :
Frekansı 20 Hz’in altında olan seslere infrasonik ses veya ses altı ses denir. İnfrasonik ses normal ses göre daha az enerjiye sahiptir ve bu sesler insanlar tarafından duyulamaz. İnsanlar bu seslerden olumsuz etkilenir ve uzun süre bu titreşimlerin etkisinde kalan insanlarda sağırlıklar görülebilir.
Sesin Tınısı
Aynı sesin çeşitli müzik aletlerinden çıktığı zaman gösterdiği farklılığa sesin tınısı denir. Tını, sesin farklılığını ifade eder ve ses kaynağının cinsini belirlemeye yarayan ses özelliğidir.
Aynı notayı çalan farklı müzik aletlerinin ürettiği ses dalgalarının frekansları aynıdır. Fakat ses kaynakları farklı olduğu için yani müzik aletlerinde ses üretmek için farklı malzemeler kullanıldığı için sesler farklı olarak algılanır.
NOT : 1- Sesler arasındaki tını farkı, renk farkıdır. Ses, kendine özgü olan bu rengi, taşıyıcı bir
titreşimin (asal dalganın) üzerine "oranlı" olarak, yan titreşimlerin (harmoniklerin) binmesiyle oluşan karmaşık titreşimlerin sonucu sonucunda kazanır. Frekansı oluşturan saniyedeki periyot sayısı, ne kadar fazla olursa ses o kadar tiz, periyot sayısı ne kadar az olursa, o kadar bas olur.
2- Aynı notayı (tonu) 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.
3- Tını, aynı yükseklikte ve aynı şiddete başka başka müzik aletlerine ait sesleri kulağımızın ayırt etme özelliğidir.
4- Sesin tınısı, aynı frekansta olduğu halde kaynaklar farklı ise seslerin farklı olarak algılanmasıdır.
Sesin Madde İle Etkileşimi
Ses kaynağından çıkan ses dalgaları bir engele çarptığında yani madde ile karşılaştığında ışıkta olduğu gibi maddeden yansıyabilir, madde tarafından soğrulabilir veya maddeden geçebilir.
Sesin Yansıması :
Ses kaynağından çıkan ses dalgalarının bir yüzeye çarpıp geldiği ortama geri dönmesine sesin yansıması denir. Seste ışık gibi yansıma özelliğine sahiptir. 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.
b) Sesin Soğrulması :
Ses kaynağından çıkan ses dalgalarının, çarptığı yüzey tarafından tutulmasına soğurulma denir.
Maddelerin sesi soğurma özellikleri farklıdır. Sert ve düzgün yüzeyli katı cisimlerin sesi soğurma özelliği olmayıp bu cisimler sesi yansıtırlar. Yumuşak ve pürüzlü yüzeyler sesi daha fazla soğurabilirler.
Ses kaynağından çıkan ses dalgaları bir engele çarptığında bir kısmı soğrulduğu için yüzeyin diğer tarafına iletilen ses dalgalarının şiddeti azalır.
Yankı Olayı Nasıl Gerçekleşir?
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 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
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
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.
x = V . t = 340 . 2 = 680 m
|
