Ses Fiziği

SES NEDİR ?

• Ses, katı, sıvı ve gaz ortamındaki moleküllerin titreşmesi sonucu oluşan periyodik basınç değişimleridir.
• Moleküller birbirlerine enerji aktararak titreşirler. Böylece bir enerji aktarımı gerçekleşir. Bunun anlamı aslında sesin bir enerji biçimi olduğudur.

FREKANS, DALGA BOYU GENLİK NE İFADE EDER ?

Sesin yani enerjinin havada iletilmesiyle oluşan basitharmonik harekette, titreşen hava moleküllerinin BİR frekansı, dalga boyu ve genliği vardır. Peki bu kavramlar ne anlama gelirler ?

Sesin frekansı enerjinin aktarıldığı hava moleküllerinin bir saniye de ki titreşim sayıdır.

Hava molekülleri titreşirken ileri ve geri olmak üzere doğrusal bir hareket gerçekleştirdiğini belirtmiştik. Bu ileri ve geri hareketlerin uzunluğu genlik kavramı ile ifade edilir. Genlik periyodik harekette maksimum uzunluğa bağlıdır. Yani bir dalga tepesinden çukuruna kadar olan uzaklığın yarısıdır [Kaynak: Vikipedi]

Hava moleküllerinin titreşimi esnasında doğrusal olarak ileri ve geri hareket eden moleküllerin bir etkisi sonucu eş zamanlı olarak hava molekülleri içinde bazı bölgelerde basınç artışı gerçekleşirken bazı bölgelerde ise basınçta azalma gerçekleşir. Basıncın eş zamanlı olarak arttığı iki dalga tepesi yada basıncın eş zamanlı olarak azaldığı iki dalga çukuru arasındaki uzunluğa dalga boyu denir. Dalga boyu frekans ve genlikten farklı olarak tek bir molekülün hareketi değil, titreşim hareketinin yarattığı bütüncül etkinin bir sonucudur.

SESİN ŞİDDETİ (W)
W = j / s

Kısaca bir saniyede aktarılan ses miktarıdır.

Frekans, dalga boyu ve genlik kavramlarından sesin gücünü yani şiddetini doğrudan etkileyen kavram, sesin genliğidir. Sesin enerjisi ne kadar büyükse hava moleküllerinin gel- git hareketi esnasında aldığı yol da o kadar büyük olacağından sesin genliğiyle sesin gücünün doğru orantılı olarak artıp azaldığını söylemek doğru bir yaklaşım olacaktır. Birimi desibeldir.

Desi = 1/10 bir birimin onda biri

Db = 10 log (ses dalgasının yoğunluğu/10-12)

10-12 W / m2 = insan kulağının duyma eşiğini temsil etmektedir. İnsan kulağının duyabileceği en düşük ses yoğunluğu.

Desibel birimi kısaca mevcut ses basıncının işitilebilen en düşük ses basıncına oranıdır.

SESİN YOĞUNLUĞU (W / m2 )

Belli bir alandan bir saniyede geçen ses şiddeti miktarıdır.

Ses yoğunluğu = güç / alan = W / m2 = J / s.m2

SES KÜRESEL OLARAK YAYILIR. YANİ ETKİ ALANI OLDUKÇA GENİŞTİR.

Sesin şiddeti ses yoğunluğuna bağlı olduğundan, bir alandan saniyede geçen ses şiddeti miktarı (yani yoğunluğu )ne kadar çok olursa sesin şiddetinin de o kadar büyük olacağı söylenebilir.

SES UZAKLIK ARTTIKÇA NEDEN AZALIR ?

Sesin iletimi esnasında ortamda bulunan moleküllerin titreşmesine sebep olduğunu söylemiştik.Bu etkileşim esnasında, her proseste olduğu gibi ENERJİNİN KORUNUMU YASASI geçerlidir.

E giren = E çıkan

Peki böyle bir durumda nasıl oluyor da ses azalarak kayboluyor ?

Yukarıdaki formülden biliyoruz ki bir kaybolma söz konusu değil. Bir dönüşüm söz konu.

Gerçekleşen hiçbir mekanik dönüşümde %100 verim hiçbir şekilde mümkün olamayacağı gibi sistemin sahip olduğu enerjinin bir kısmı dönüşerek farklı enerji formlarına geçiş yapar.

E kinetik enerji + E termal enerji = SABİT

Sesin moleküller arasında iletilmesi esnasında birbirlerine çarparak enerjilerini aktaran moleküller bu çarpışmalar sırasında moleküller ısı meydana getirirler. Böylece oluşan titreşim, sesin sahip olduğu enerjinin bir kısmını ısı enerjisine dönüştürür. Toplam enerji sabit olduğundan E termal enerji‘ nin artması E kinetik enerji ‘ de azalmaya neden olur. Böylece azalan mekanik enerjinin etkisiyle ses duyulmaz hale gelir.

E kinetik enerji + E termal enerji = SABİT

Sesin mesafe arttıkça azalmasının diğer bir sebebine gelecek olursak;

Sesin şiddetinin tanımını yaparken bir alandan bir saniyede geçen ses yoğunluğu olduğunu söylemiştik. Ayrıca sesin küresel olarak yayıldığını da biliyoruz. Bu iki bilgiyi göz önüne aldığımızda;

Sabit bir enerji seviyesine sahip olan ses küresel olarak yayılırken, sesin yoğunluğu etkili olduğu hacim büyüdükçe azalır. Hacim artışıyla beraber sesin yoğunluğu azalacağından sesin şiddeti de azalır.

Bu faktörün etkisiyle ses uzaklık arttıkça azalır.

Mekanik enerji → Termal enerji

DÜNYADA SES GÜCÜNÜN ETKİSİ

DEPREMLER : (ses altı - infrasonic ) Depremler ses gücünün infrasonic (ses altı) olarak oluştuğu doğa olaylarıdır. Toprağın çok altında oluşan düşük frekanslı ve yüksek dalga boyuna sahip dalgalar yeryüzünde büyük yıkıcı etkiler oluşturur. Bir çok deprem sonrasında oluşturulan raporlara göre yer altından gelen patlama sesleri duyulmaktadır. Aynı şekilde depremde havadan gelen sesler geldiği de belirtilmiştir.

Bu sesleride yıldırım ve şimşek olaylarında olduğu gibi yer kürenin enerjiyi dönüştürmesi sonucunda sonucunda çıkardığı anlaşılmaktadır.

LRAD -LongRangeAcoustic Device

ULTRASON:Ses dalgalarının yansıma etkisinden yararlanarak kullandığımız cihazlardan bir tanesidir. Bu cihazlarda algılanan sesler kişilerin duyamayacağı yükseklikteki ses dalgalarıdır. Yarasaların sesle avını bulma sisteminden yararlanarak bulunmuştur.

Ses dalgalarının yansıma etkisinden yararlanarak kullandığımız cihazlardan bir tanesidir. Bu cihazlarda algılanan sesler kişilerin duyamayacağı yükseklikteki ses dalgalarıdır. Yarasaların sesle avını bulma sisteminden yararlanarak bulunmuştur.

Görüldüğü gibi ses dalgaları oldukça güçlü bir enerjiye sahiptir. Tüm bunlardan ses ile ilgili yapılacak araştırmaların gelecek yıllarda daha da yoğunlaşacağı anlaşılmaktadır.