Konu anlatımı
Göle atılan bir taşın oluşturduğu halkalar, bir gitar telinin sesi ve bir depremin sarsıntısı birer dalga hareketidir. Dalga, bir ortamdaki titreşimin enerji taşıyarak yayılmasıdır; dalga ilerlerken ortamın tanecikleri dalgayla birlikte gitmez, bulundukları yerde titreşir.
Bu sayfada dalgaların temel kavramlarını ve sınıflandırılmasını, yay dalgalarında atmaların yansımasını, iletilmesini ve karşılaşmasını, su dalgalarında yansıma ve kırılmayı, ses dalgalarını ve deprem dalgalarını göreceksin. TYT'de dalgalarla ilgili sayısal hesap yapılmaz: periyot, frekans, dalga boyu ve hız arasındaki bağıntılar verilir ve yalnızca nitel karşılaştırmalarda kullanılır.
Temel kavramlar
Bir tam dalganın oluşması için geçen süreye periyot (T), birim zamanda oluşan dalga sayısına frekans (f) denir; frekans periyodun tersidir (f = 1/T) ve hertz (Hz) birimiyle ölçülür. Ardışık iki dalga tepesi arasındaki uzaklığa dalga boyu (λ), ortamdaki bir noktanın denge konumundan en büyük uzaklaşmasına genlik denir. Dalganın ilerleme hızı v = λ·f bağıntısıyla verilir. Dalganın hızı ortama, frekansı ise kaynağa bağlıdır.
Dalga çeşitleri
Yayılmak için maddesel bir ortama gerek duyan dalgalara mekanik dalga (ses, su, yay ve deprem dalgaları), boşlukta da yayılabilen dalgalara elektromanyetik dalga (ışık, radyo dalgaları, X ışınları) denir. Ortamın titreşim doğrultusu dalganın ilerleme doğrultusuna dikse dalga enine (ipteki dalga, ışık), paralelse boyunadır (ses, sıkıştırılıp bırakılan yaydaki dalga). Tek bir sarsıntıyla oluşan dalgaya atma, düzenli ve ardışık sarsıntılarla oluşan dalgaya periyodik dalga denir.
Yayda atmalar
Gergin bir yayda atmanın hızı, yayın gerginliği arttıkça artar ve yayın birim uzunluğunun kütlesi arttıkça azalır; atmanın genliğine bağlı değildir. Atma sabit bir uçtan ters dönerek, serbest bir uçtan düz olarak yansır. İnce yaydan kalın yaya geçen atmanın yansıyan kısmı ters, kalın yaydan ince yaya geçen atmanın yansıyan kısmı düz olur; iletilen atma her zaman düzdür. Karşılaşan iki atma üst üste binerek bileşke bir atma oluşturur, sonra birbirini etkilemeden yoluna devam eder.
Su dalgaları
Su dalgalarında yüzeyin yükselen bölgelerine tepe, alçalan bölgelerine çukur denir; dalganın ilerleme yönü dalga tepelerine diktir. Doğrusal dalgalar düz bir cetvelle, dairesel dalgalar noktasal bir kaynakla oluşturulur. Su dalgaları engellerden yansır ve gelme açısı yansıma açısına eşittir. Derin suda dalgalar daha hızlı ilerler ve dalga boyu daha büyüktür; derinlik değişince frekans değişmez, hız ve dalga boyu değişir. Doğrusal dalgalar derinliği farklı bölgelerin sınırına eğik gelince ilerleme yönleri değişir; buna kırılma denir.
Ses dalgaları
Ses, titreşen cisimlerin oluşturduğu boyuna ve mekanik bir dalgadır; boşlukta yayılmaz. Sesin yüksekliği, yani inceliği ya da kalınlığı frekansa; şiddeti, yani gürlüğü genliğe ve taşıdığı enerjiye bağlıdır. Tını, aynı yükseklik ve şiddetteki sesleri kaynağına göre ayırt etmemizi sağlar. Bir cisim kendi doğal frekansında titreştirilince büyük genlikle titreşir; buna rezonans denir. Sesin bir engelden yansıyıp ayrı olarak duyulmasına yankı denir.
Deprem dalgaları
Yer kabuğundaki kırılmalar sonucu açığa çıkan enerjinin yer içinde ve yüzeyinde dalgalar hâlinde yayılmasına deprem denir. Depremin büyüklüğü açığa çıkan enerjinin ölçüsüdür ve bir deprem için tek bir değerdir; sismograf kayıtlarından hesaplanır. Depremin şiddeti ise belli bir yerdeki etkisini ve verdiği hasarı anlatır; merkezden uzaklığa, zemine ve yapıların sağlamlığına göre yerden yere değişir.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Bir ipte oluşturulan periyodik dalganın frekansı artırılıyor. Dalganın hızı, periyodu ve dalga boyu nasıl değişir?
Çözüm. Dalganın hızı ortama bağlıdır; ip ve ipin gerginliği değişmediği için hız değişmez. Frekans arttığı için periyot azalır, çünkü f = 1/T'dir. v = λ·f bağıntısında hız sabitken frekans arttığına göre dalga boyu azalır. Yani kaynağı daha hızlı titreştirmek dalgayı hızlandırmaz, dalgaları sıklaştırır.
Örnek 2. İnce bir yaydan kalın bir yaya doğru ilerleyen tepe biçimli bir atma yayların birleşme noktasına geliyor. Yansıyan ve iletilen atmalar nasıl olur?
Çözüm. Kalın yay, ince yaya göre daha ağır bir ortamdır ve sabit uç gibi davranır; bu yüzden yansıyan atma ters dönerek çukur biçiminde geri gelir. İletilen atma kalın yaya düz olarak, yani tepe biçiminde geçer. Kalın yayda atmanın hızı küçük olduğu için iletilen atma daha yavaş ilerler ve genişliği daralır. Yansıyan atma ince yayda kaldığı için hızı ve genişliği gelen atmanınkiyle aynıdır, genliği ise daha küçüktür.
Örnek 3. Doğrusal su dalgaları derin bir bölgeden sığ bir bölgeye geçiyor. Dalgaların frekansı, hızı ve dalga boyu nasıl değişir? Dalgalar sınıra eğik gelirse ne olur?
Çözüm. Frekans kaynağa bağlı olduğu için değişmez. Sığ suda dalgalar daha yavaş ilerler; hız azalır. Hız azalıp frekans değişmediği için dalga boyu da azalır, yani dalga tepeleri sıklaşır. Dalgalar sınıra eğik gelirse ilerleme yönleri değişir ve sığ bölgede sınırın normaline yaklaşacak biçimde kırılır.
Örnek 4. Bir gitarın aynı teline önce hafifçe, sonra güçlüce vuruluyor; ardından tel parmakla kısaltılarak yeniden çalınıyor. Sesin şiddeti ve yüksekliği nasıl değişir?
Çözüm. Tele güçlüce vurulunca titreşimin genliği ve taşınan enerji artar; ses daha şiddetli, yani daha gür duyulur ama yüksekliği değişmez. Tel kısaltılınca telin titreşim frekansı artar; ses daha ince, yani daha yüksek duyulur. Sesin şiddeti genliğe, yüksekliği frekansa bağlıdır.
Sık yapılan hatalar
- Kaynağın frekansı artınca dalganın hızının da arttığını sanmak; hız ortama bağlıdır.
- Ortam değiştiren dalganın frekansının değiştiğini düşünmek; frekans kaynağa bağlıdır ve değişmez.
- Dalga ilerlerken ortamın taneciklerinin de dalgayla birlikte taşındığını sanmak.
- Sesin yüksekliği ile şiddetini karıştırmak: yükseklik frekansa, şiddet genliğe bağlıdır.
- Depremin büyüklüğü ile şiddetini aynı şey sanmak.
- f = 1/T ve v = λ·f; hız ortama, frekans kaynağa bağlıdır.
- Enine dalgada titreşim ilerleme yönüne dik, boyuna dalgada paraleldir.
- Atma sabit uçtan ters, serbest uçtan düz yansır; iletilen atma hep düzdür.
- Su dalgaları derin suda hızlı, sığ suda yavaştır.
- Ses mekanik ve boyuna bir dalgadır; boşlukta yayılmaz.
- Depremin büyüklüğü tektir, şiddeti yerden yere değişir.