Mekanik Dalgalara Ait 13 Örnek
1. Enine dalgaların faz farkı
Aşağıdaki sinüzoidal dalga görüntüsüne bakın!
Yukarıdaki sinüzoidin dalga boyu 80 cm ise, faz farkı ¾ olan nokta hangisidir?
A. P ile Q
B. P ile R
C. P ile S
D. S ile Q
E. R ile S
Pembahasan
PQ = 3/4 dalga boyu
PR = 1 1/2 = 1,5 dalga boyu
PS = 2 dalga boyu
QS = 1 1/4 = 1,25 dalga boyu
RS = 1/2 dalga boyu
Doğru cevap A şıkkıdır.
2. Açık ve kapalı org boruları
Biri açık, diğeri kapalı olmak üzere, her ikisi de aynı uzunlukta iki org borusu verilmiştir. Havadaki ses hızı 340 m/s ise, açık org borularının üst ton frekanslarının, kapalı org borularının üst ton frekanslarına oranı kaçtır?
Pembahasan
Biliniyor:
Açık ve kapalı org borusunun uzunluğu aynıdır.
Havadaki ses hızı (v) = 340 m/s
Soruldu:
Cevap: Açık ve kapalı bir org borusunun ikinci harmonik frekansının ( f₃ ) karşılaştırılması
Açık org borusu
Açık org borusu veya açık tüp, yandaki resimde olduğu gibi her iki ucu da açık olan bir tüptür.
Sağdaki şekil, açık bir org borusundaki ses dalgalarının grafiğidir; düğüm noktaları hava yoğunluğunu, karın noktaları ise hava gerilimini temsil eder.
Temel adım (f 1 ) = v / 2L = 340/2L = 170/L
İkinci üst ton (f 3 ) = 3 f 1 = 3 (170/L) = 510/L
Kapalı org borusu
Kapalı bir org borusu veya kapalı tüp, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi bir ucu açık, diğer ucu kapalı bir tüptür. Tüpün her iki ucu da kapalıysa, tüp kullanılamaz.
Sağdaki şekil, kapalı bir org borusundaki ses dalgalarının grafiğidir; düğüm noktaları hava yoğunluğunu, karın noktaları ise hava gerilimini temsil eder.
Temel adım (f 1 ) = v / 4L = 340/4L = 85/L
İkinci üst ton (f 3 ) = 3 f 1 = 3 (85/L) = 255/L
Açık ve kapalı org borularının ikinci harmonik frekansı f (f 3 )'ün karşılaştırılması
510/L : 255/L
510: 255
2: 1
3. Ses dalgası yoğunluk seviyesi
12,56 W gücündeki bir ses dalgası kaynağı, çevredeki ortama homojen olarak dalgalar yaymaktadır. Sesin eşik şiddeti 10⁻¹² Wm⁻²'dir . Kaynaktan 10 metre uzaklıktaki dalganın radyasyon şiddetinin büyüklüğü nedir?
Pembahasan
Biliniyor:
Güç = 12,56 Watt
Ses eşik yoğunluğu (I o ) = 10 -12 Wm -2
Mesafe (r) = 10 metre
Sorulan soru: Yoğunluk seviyesi (TI)
Cevap:
Güç (P), yoğunluk (I) ve mesafe (r) arasındaki ilişkiyi gösteren formül:
Yoğunluk seviyesi (TI):
4. Ses yoğunluğu
Bir hoparlör sistemi, hoparlörden x mesafeden duyulduğunda 36π watt akustik güç ve 80 dB şiddet seviyesi yaymaktadır (I₀ = 10⁻¹² watt · m⁻² ) . x'in doğru değeri nedir?
100 m
B.160 m
C 175 m
D.225 m
E. 300 m
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Güç (P) = 36 π Watt
Yoğunluk seviyesi (TI) = 80 dB
Mesafe = x
İnsan işitme sınırı (I o ) = 10 -12 Watt.m -2
Sorulan soru: x'in değeri
Cevap :
Güç (P), yoğunluk (I) ve mesafe (x) arasındaki ilişkiyi gösteren formül:
Öncelikle x mesafesindeki ses şiddetini hesaplayın:
Ses yoğunluğu:
x değerini hesaplayın:
Doğru cevap E şıkkıdır.
5. Seyahat Eden Dalga
2015/2016 SMA/MA Fizik Ulusal Sınavı 24. Soru
Uluslararası Birimler Sistemi (SI) ile ifade edilen hareketli dalga denklemi y = 0,2 sin (0,2 πx-20πt) şeklindedir.
Aşağıdaki ifadelerden:
(1) Dalga yayılma hızı 100 ms -1
(2) x = 0 ve t = 0'da dalga sapması = 0
(3) Dalga frekansı 20 Hz
(4) Dalga genliği 2 cm
Hangisi doğru?
A. (1) ve (2)
B. (1) ve (3)
C. (1) ve (4)
D. (2) ve (4)
E. (2) ve (3)
Pembahasan
Dalga denklemlerinin üç biçimi:
y = A sin (ωt – kx) ——> 1
ω = 2π / T ve k = 2π / λ
y = A sin (2π/T) t – (2π/λ) x
y = A sin 2π (t/T – x/λ) ——-> 2
y = A sin 2π (ft – x/λ) ——-> 2
T = 1/f ve λ = v / f
y = A sin 2π (ft – f(x/v))
y = A sin 2πf (t – x/v) ——-> 3
Yukarıdaki soruda yer alan ilerleyen dalga denklemi, 2. formla aynıdır:
y = 0,2 sin (0,2 πx-20πt)
y = 0,2 sin π (0,2 x-20t)
y = 0,2 sin 2 π (0,1 x-10t)
y = 0,2 sin 2 π (x/10 -10t)
y = A sin 2π (ft – x/λ)
A = genlik = 0,2 metre = 0,2 (100 cm) = 20 cm
f = frekans = 10 s -1 = 10 Hertz
λ = dalga boyu = 10 metre
v = dalga yayılma hızı = f λ = (10 s -1 )(10 m) = 100 ms -1
Doğru cevap A şıkkıdır.
6. Doppler Etkisi
Bir ambulans 1500 Hz frekansında siren çalarak saatte 72 km hızla hareket etmektedir . Bir motosiklet sürücüsü ise ambulansın ters yönünde saniyede 20 m hızla hareket etmektedir. Havadaki ses hızı 340 m/ s ise , motosiklet sürücüsünün ambulansa yaklaşırken ve uzaklaşırken duyduğu frekansların oranı kaçtır?
A. 25 : 36
B. 36 : 49
C. 64 : 81
D. 81 : 64
E. 100 : 61
Pembahasan
Tabela kuralları:
v her zaman pozitiftir
v p, dinleyici ses kaynağına yaklaştığında pozitiftir.
Dinleyici ses kaynağından uzaklaştığında v p negatif olur.
Ses kaynağı dinleyiciden uzağa doğru bakıyorsa v s pozitiftir.
Ses kaynağı dinleyiciye yaklaşıyorsa v s negatiftir.
v p = 0 eğer dinleyici sessiz ise
Ses kaynağı sessiz ise v s = 0'dır.
Şunlar bilinmektedir:
Ses kaynağı frekansı (f) = 1500 Hz
Dinleyici hızı (v p ) = 20 m/s
Ses kaynağının hızı (v s ) = 72 km/saat = 72 (1000 metre) / 3600 saniye = 72.000/3600 metre/saniye = 20 m/s
Ses hızı (v) = 340 m/s
Soru: Motosiklet sürücülerinin ambulansa yaklaşırken ve uzaklaşırken duydukları frekansların karşılaştırılması
Cevap :
Doppler etkisi formülü:
Bir motosiklet sürücüsünün ambulansa yaklaşırken duyduğu frekans.
İkisi de zıt yönlerde hareket ediyor, böylece motosiklet ambulansa yaklaştığında birbirlerine yaklaşıyorlar. Dinleyici ses kaynağına yaklaşıyorsa v p pozitif, ses kaynağı dinleyiciye yaklaşıyorsa v s negatiftir.
Motosiklet sürücülerinin ambulanstan uzaklaşırken duydukları frekans.
İkisi de zıt yönlerde hareket eder, böylece motosiklet ambulanstan uzaklaştığında birbirlerinden de uzaklaşırlar. Dinleyici ses kaynağından uzaklaşırsa v p negatiftir ve ses kaynağı dinleyiciden uzaklaşırsa v s pozitiftir.
Ambulansa yaklaşırken ve uzaklaşırken motosiklet sürücülerinin duyduğu frekansların karşılaştırılması .
Doğru cevap D şıkkıdır.
Ses Yoğunluğu
7. Lütfen aşağıdaki resme bakın!
Eğer P noktası her yöne ses yayan bir ses kaynağı ise, S, R ve Q noktalarındaki ses şiddeti oranları sırasıyla şöyledir...
A. 16 : 25 : 100
B. 16 : 50 : 200
C. 32 : 50 : 100
D. 36 : 25 : 100
E. 72 : 25 : 200
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Q noktasının ses kaynağına olan uzaklığı (rQ) = 3 metre
R noktasının ses kaynağına olan uzaklığı (r R ) = 6 metre
S noktasının ses kaynağına olan uzaklığı (r S ) = 5 metre
Q noktasındaki ses şiddeti = I Q
R noktasındaki ses şiddeti = I R
S noktasındaki ses şiddeti = I S
Soru: S, R ve Q noktalarındaki ses şiddetinin karşılaştırılması ( I S : I R : I Q )
Cevap :
S noktasındaki ses şiddeti:
R noktasındaki ses şiddeti:
S noktasındaki ses şiddeti:
S, R ve Q noktalarındaki ses şiddetinin karşılaştırılması :
Doğru cevap D şıkkıdır.
8. Ses dalgaları kaynaklarından her yöne eşit olarak yayılır. A noktası ses kaynağından P mesafede, B noktası ses kaynağından 2P mesafede ve C noktası ses kaynağından 4P mesafede bulunmaktadır. A, B ve C noktalarının aldığı ses şiddetlerinin oranı nedir?
A. 16 : 4 : 1
B. 4 : 2 : 1
C. 4 : 1 : 16
D. 1 : 2 : 4
E. 1 : 4 : 16
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
A noktasının ses kaynağına olan uzaklığı (r A ) = P
B noktasının ses kaynağına olan uzaklığı (r B ) = 2P
C noktasının ses kaynağına olan uzaklığı (r C ) = 4P
A noktasındaki ses şiddeti = I A
B noktasındaki ses şiddeti = I B
C noktasındaki ses şiddeti = IC
Soru: A, B ve C noktalarındaki ses şiddetinin karşılaştırılması ( IA : IB : IC )
Cevap :
A noktasındaki ses şiddeti:
B noktasındaki ses şiddeti:
C noktasındaki ses şiddeti:
A, B ve C noktalarındaki ses şiddetinin karşılaştırılması :
Doğru cevap A şıkkıdır.
9. Doppler Etkisi
Aşağıdaki görselde bir polis arabasının motorlu bir suçluyu kovaladığı görülmektedir:
9,30 Hz frekansında siren çalan bir polis arabası , saatte 72 km hızla kaçan bir suçlunun motosikletini kovalıyor . Polis arabası, suçluya yetişmek için hızını saatte 108 km'ye çıkarıyor. Eğer havadaki ses hızı 340 m/s ise , motosikletli suçlunun duyduğu siren sesinin frekansı nedir?
A. 850 Hz
900Hz
C.960Hz
D. 1.020 Hz
E. 1.200 Hz
Pembahasan
Tabela kuralları:
v her zaman pozitiftir
v p, dinleyici ses kaynağına yaklaştığında pozitiftir.
Dinleyici ses kaynağından uzaklaştığında v p negatif olur.
Ses kaynağı dinleyiciden uzağa doğru bakıyorsa v s pozitiftir.
Ses kaynağı dinleyiciye yaklaşıyorsa v s negatiftir.
v p = 0 eğer dinleyici sessiz ise
Ses kaynağı sessiz ise v s = 0'dır.
Şunlar bilinmektedir:
Ses kaynağı frekansı (f) = 9 30 Hz
Dinleyicinin hızı (v p ) = 72 km/sa -1 = 72 (1000 metre) / 3600 (saniye) = 72.000/3600 metre/saniye = 20 m/s = -20 ms -1 (negatif çünkü suçlu polisten uzaklaşıyor)
Ses kaynağının hızı (v s ) = 108 km/sa -1 = 108 (1000 metre) / 3600 (saniye) = 108.000 / 3600 metre/saniye = 30 m/s = -30 ms -1 (negatif çünkü polis suçluya yaklaşıyor)
Ses hızı (v) = 340 ms -1
Aranan: Dinleyicinin duyduğu sesin frekansı (f')
Cevap :
Doppler etkisi formülü:
Doğru cevap C şıkkıdır.
Ses Yoğunluğu Seviyesi
10. Bir salonda 100 öğrenci şarkı söylemeyi öğreniyor. Bir öğrencinin şarkı söylerkenki ses şiddeti seviyesi 40 dB ise (her çocuk için aynı olduğunu varsayalım), salonda üretilen ses şiddeti nedir? (I o = 10 -12 Wm -2 )
A. 10 -4 Wm -2
B. 10 -5 Wm -2
C. 10 -6 Wm -2
D. 10 -7 Wm -2
E. 10 -8 Wm -2
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Bir öğrencinin maruz kaldığı yoğunluk seviyesi (T I ) = 40 dB
İnsan işitme eşiği yoğunluğu (I o ) = 10 -12 W/m 2
Öğrenci sayısı (x) = 100
Sorulan soru: 100 öğrencinin maruz kaldığı ses yoğunluğu.
Cevap :
1 öğrencinin ses yoğunluğu:
100 öğrencinin ses yoğunluğu:
I x = (x)(I)
I x = (100)(10 -8 ) = (10 2 )(10 -8 )
I x = 10 -6 W/m 2
Doğru cevap C şıkkıdır.
11. 100 özdeş makinenin ses şiddeti 10⁻⁷ Watt.m⁻²'dir . Eğer I₀ = 10⁻¹² Watt.m⁻² ise , bir makinenin ses şiddeti seviyesi nedir?
A. 70 dB
B. 60 dB
Yaklaşık 50 dB
D. 40 dB
E. 30 dB
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
100 makinenin ses şiddeti (I x ) = 10 -7 Watt.m -2
İnsan işitme eşiği yoğunluğu (I o ) = 10 -12 W/m 2
Makine sayısı (x) = 100 = 10²
Sorulan soru: Bir makinenin ses yoğunluğu seviyesi (TI)
Cevap :
1 makinenin ses şiddeti:
I x = (x)(I)
10 -7 = (10 2 )( I )
I = 10 -7 / 10 2 = (10 -7 )(10 -2 ) = 10 -9
Makinenin ses şiddeti seviyesi (TI):
Doğru cevap E şıkkıdır.
12. Dalgaların genel özellikleri aşağıdaki gibidir:
(1) vakumda yayılamaz
(2) farklı ortamlarda doğrudan yayılır
(3) yansımayı deneyimlemek
(4) kırınım yaşamak
(5) müdahaleye maruz kalmak
Yukarıda belirtilen dalga özelliklerinden yola çıkarak, ışık dalgalarının özelliklerine karşılık gelenler şunlardır...
A. (1) ve (2) yalnızca
B. (3) ve (4) yalnızca
C. (2), (3) ve (4)
D. (3), (4) ve (5)
E. (1), (3), (4) ve (5)
Pembahasan
(1) Işık dalgaları, yayılma ortamına ihtiyaç duymayan elektromanyetik dalgalardır. Yayılma ortamına ihtiyaç duymadıkları için elektromanyetik dalgalar vakumda yayılabilirler.
(2) Bir ortamda yayılan ışık dalgaları yeni bir ortama girdiğinde, ışık dalgaları ayrıca kırılmaya da uğrar. Işığın kırılması, ışık dalgalarının yayılma yönünün bükülmesidir. Kırılma, her farklı ortamdaki ışık dalgalarının hızındaki farklılıktan kaynaklanır.
(3) Işık dalgaları kırılmanın yanı sıra yansımaya da maruz kalırlar. Düz bir aynanın ışığı yansıtması, ışık yansıması olgusuna bir örnektir. Düz bir aynanın ışığı yansıtması, düz aynaların makyaj aracı olarak kullanılmasını mümkün kılar.
(4) Kırınım sadece ışık dalgaları gibi elektromanyetik dalgalar tarafından değil, su dalgaları ve ses dalgaları gibi mekanik dalgalar tarafından da yaşanır.
(5) Girişim, ışık dalgaları gibi elektromanyetik dalgaların yanı sıra su dalgaları, halat dalgaları veya ses dalgaları gibi mekanik dalgalar tarafından da yaşanır.
Doğru cevap D şıkkıdır.
13. Aşağıdaki dalga özelliklerine dikkat edin!
(1) kırınım yaşamak
(2) yansımayı deneyimlemek
(3) vakumda yayılamaz
(4) kutuplaşma yaşayabilir
(5) iki farklı ortamdan geçerken düz hareket eder
Yukarıda belirtilen dalga özelliklerinden ses dalgalarının özelliklerine karşılık gelenler şunlardır...
A. (1), (2) ve (3)
B. (1), (2) ve (4)
C. (1), (3) ve (4)
D. (2), (3) ve (4)
E. (3), (4) ve (5)
Pembahasan
(1) Kırınım, yalnızca ışık dalgaları gibi elektromanyetik dalgalar tarafından değil, ses dalgaları gibi mekanik dalgalar tarafından da yaşanır.
(2) Yansıma veya sekme, ışık dalgaları gibi elektromanyetik dalgalar ve ses dalgaları veya su dalgaları gibi mekanik dalgalar tarafından yaşanır. Ses dalgalarının yansımasına bir örnek yankıdır.
(3) Ses dalgaları mekanik dalgalardır. Mekanik dalgalar, yayılmak için bir yayılma ortamına ihtiyaç duyan dalgalardır. Vakum gibi bir ortam yoksa, ses dalgaları yayılamaz.
(4) Polarizasyon, halat dalgaları, su yüzeyi dalgaları ve ışık dalgaları gibi elektromanyetik dalgalar gibi enine dalgalar tarafından yaşanır. Ses dalgaları boyuna dalgalardır ve bu nedenle polarizasyon yaşayamazlar.
(5) Ses dalgaları bir ortamdan başka bir ortama yayılırken kırılmaya veya yayılma yönünde bir değişikliğe uğrar. Kırılma, dalga farklı bir ortama girmeye başladığında meydana gelir.
Doğru cevap A şıkkıdır.
Soru kaynağı:
Lise/Meslek Lisesi İçin Ulusal Fizik Sınavı Soruları
