10. SINIF YAZILIYA HAZIRLIK SORULARI - FİZ.10.4.3
Öğrenme Çıktısı: FİZ.10.4.3. Dalgaların yayılma süratini etkileyen etmenlere ilişkin bilimsel gözleme dayalı tahmin yapabilme
Bir dalga leğeninde oluşturulan doğrusal su dalgaları, derinliği farklı olan iki ortamdan geçmektedir. Birinci ortamın derinliği h₁, ikinci ortamın derinliği h₂ olup h₁ > h₂ olduğu bilinmektedir. Dalgaların birinci ortamdaki sürati v₁, ikinci ortamdaki sürati v₂ ise;
a) Süratler arasındaki ilişkiyi (v₁ ve v₂) belirtiniz.
b) Dalgaların frekansı değişmediğine göre, dalga boyları (λ₁ ve λ₂) arasındaki ilişkiyi açıklayınız.
a) Su dalgalarının sürati, suyun derinliği ile doğru orantılıdır. Bu nedenle v₁ > v₂
b) v = λ·f formülüne göre frekans sabit olduğundan dalga boyu süratle doğru orantılıdır. λ₁ > λ₂
Yandaki şekilde dalga leğeninde K, L ve M ortamının derinliği arasındaki ilişki hK > hM > hL olduğuna göre, sabit hızda çalıştırılan kaynağın oluşturduğu dalgaların bu ortamlardaki hızları arasındaki ilişkiyi karşılaştırınız.
Su dalgalarının sürati, suyun derinliği ile doğru orantılıdır. hK > hM > hL olduğundan:
vK > vM > vL
Bir öğrenci, 20°C'deki hava ortamında 440 Hz frekansında ses üreten bir diyapazonu kullanarak ses dalgalarının hızını hesaplıyor. Daha sonra aynı diyapazonu titreştirerek 0°C'deki başka bir hava ortamında deneyi tekrarlıyor.
Bu iki durumda ses dalgalarının havadaki sürati ve dalga boyu nasıl değişir? Nedenini ortamın özellikleriyle ilişkilendirerek açıklayınız. (Frekansın kaynağa bağlı olduğunu unutmayınız.)
Sıcaklık azaldığı için taneciklerin ortalama kinetik enerjisi düşer, sesin hızı azalır. Frekans değişmediğinden (kaynak aynı) v = λ·f bağıntısına göre hız azalınca dalga boyu da kısalır.
Sonuç: 0°C'de sürat ve dalga boyu azalır.
Aynı vuruşu havada yapmış olsaydı sesin yayılma süresinin daha uzun olacağını gözlemliyor. Ayrıca, aynı ortamda yaz ve kış günlerinde yapılan aynı vuruşta sesin hızında fark olduğunu fark ediyor.
Sesin suda ve havadaki yayılma hızlarını karşılaştırarak dalgıcın su altındaki gözlemini; yaz ve kış günleri arasındaki farklılığı ise havanın hangi özelliğine bağlı olarak açıklarsınız? Ortamın esneklik ve yoğunluk kavramlarını kullanarak gerekçelendiriniz.
Sesin sudaki hızı havadakinden daha büyüktür çünkü suyun esneklik modülü havaya göre çok yüksektir. Yaz-kış farkı ise havanın sıcaklığıyla ilgilidir; yazın hava daha sıcak olduğu için sesin hızı artar.
Bir uzay aracı, Dünya'dan gönderilen bir radyo sinyalini (frekansı f) boşlukta alıyor. Aynı sinyal, Dünya atmosferine girdiğinde hava ortamında yoluna devam ediyor.
Radyo dalgasının boşluktaki sürati ile atmosferdeki sürati arasında nasıl bir ilişki vardır? Sinyalin atmosfere girişte frekansı ve dalga boyu nasıl değişir? Nedenini dalgaların doğası ile açıklayınız.
Boşlukta EM dalga hızı c ≈ 3×10⁸ m/s iken havada (optik yoğunluk arttığı için) hız azalır.
Frekans kaynağa bağlıdır ve ortam değişse bile değişmez.
v = λ·f bağıntısından, hız azalınca dalga boyu kısalır.
Görünür ışık, radyo dalgaları ve X ışınları boşlukta aynı hızla (c) yayılır. Ancak bir cam prizmadan geçerken görünür ışığın hızı cam içinde yavaşlar ve renklere ayrılır (dağılma).
Buna göre,
a) Boşlukta her üç dalga türünün hızı eşitken, cam gibi bir saydam ortamda hızları eşit midir? Cevabınızı ortamın hangi özelliğine dayanarak açıklayınız.
b) Cam içinde mor ışığın hızı, kırmızı ışığın hızından daha küçüktür. Bu durum, ışığın hangi özelliği ile ilgilidir? Yorumlayınız.
a) Cam gibi ortamlarda EM dalgaların hızı ortamın kırılma indisine bağlıdır ve kırılma indisi frekansla değişir (dağılım). Bu nedenle farklı frekanslı EM dalgaların camdaki hızları eşit değildir.
b) Elektromanyetik dalgaların frekansı arttıkça (mor ötesine doğru) maddesel ortamdaki hızı azalır, kırılma indisi artar. Bu yüzden mor ışık camda kırmızıdan daha çok bükülür.
Bir öğrenci, uzunluğu 510 metre olan çelik bir çubuğun bir ucuna vuruyor. Diğer uçtaki arkadaşı, sesi önce çelik çubuktan, daha sonra havadan olmak üzere iki farklı sürede duyuyor.
Buna göre,
a) Sesin çelikte ve havada 510 metreyi alma sürelerini hesaplayınız.
b) İki ses arasındaki zaman farkı kaç saniyedir?
(Sesin havadaki hızı = 340 m/s, çelikteki hızı = 5100 m/s)
a) tçelik = x / vçelik = 510 / 5100 = 0,1 s
thava = x / vhava = 510 / 340 = 1,5 s
b) Zaman farkı = thava - tçelik = 1,5 - 0,1 = 1,4 s
Bir ses kaynağı, havada 340 m/s hızla yayılan ses dalgaları üretmektedir. Üretilen dalgaların dalga boyu 0,68 metredir.
Buna göre,
a) Bu ses dalgasının frekansı kaç Hz'dir?
b) Kaynağın periyodu kaç s'dir?
a) v = λ·f ⇒ 340 = 0,68·f ⇒ f = 340 / 0,68 = 500 Hz
b) T = 1/f = 1/500 = 0,002 s
Bir dalga leğeninde oluşturulan periyodik su dalgalarının dalga boyu 0,12 metre, frekansı 25 Hz'dir.
Buna göre,
a) Dalgaların yayılma hızını hesaplayınız.
b) Dalgaların periyodunu bulunuz.
a) v = λ·f = 0,12·25 = 3 m/s
b) T = 1/f = 1/25 = 0,04 s
Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan kısımları uygun ifadeler yazınız.
a) Bir dalganın yayılma sürati, ortamın ..................... gibi fiziksel özelliklerine bağlıdır.
b) Su dalgalarının derin suda yayılma sürati, suyun ..................... ile doğru orantılıdır.
c) Sismik dalgaların yayılma sürati, yer kabuğunun ..................... ve ..................... değişimine bağlı olarak artar; bu nedenle derinlik arttıkça P ve S dalgalarının sürati genellikle ..................... (artar/azalır).
d) Hava ortamında ses dalgalarının yayılma sürati, havanın ..................... arttıkça artar, havanın ..................... (sabit sıcaklıkta) arttıkça ise değişmez.
a) Bir dalganın yayılma sürati, ortamın esneklik ve yoğunluk gibi fiziksel özelliklerine bağlıdır.
b) Su dalgalarının derin suda yayılma sürati, suyun derinliği ile doğru orantılıdır.
c) Sismik dalgaların yayılma sürati, yer kabuğunun yoğunluğu ve esneklik modülü değişimine bağlı olarak artar; bu nedenle derinlik arttıkça P ve S dalgalarının sürati genellikle artar.
d) Hava ortamında ses dalgalarının yayılma sürati, havanın sıcaklığı arttıkça artar, havanın basıncı (sabit sıcaklıkta) arttıkça ise değişmez.
Aşağıda verilen cümlelerin doğruluğunu ve yanlışlığını inceleyiniz. Yanlış cümleleri doğru ifade ile yazınız.
| Madde | Doğru/Yanlış | İfade | Açıklama |
|---|---|---|---|
| a | ( ........... ) | Su dalgalarının sığ suda yayılma sürati, suyun derinliğinin karekökü ile doğru orantılıdır. | |
| b | ( ........... ) | Ses dalgalarının havadaki yayılma sürati, ortamın sıcaklığı arttıkça azalır. | |
| c | ( ........... ) | Elektromanyetik dalgaların boşluktaki yayılma sürati, dalga boyuna bağlı olarak değişir. | |
| d | ( ........... ) | Deprem dalgalarından P dalgaları (boyuna dalgalar), S dalgalarından (enine dalgalar) daha hızlı yayılır. | |
| e | ( ........... ) | Ses dalgalarının sudaki yayılma sürati, havadaki yayılma süratinden daha küçüktür. |
| Madde | Doğru/Yanlış | Açıklama |
|---|---|---|
| a | Doğru | --- |
| b | Yanlış | Doğrusu: Ses dalgalarının havadaki yayılma sürati, ortamın sıcaklığı arttıkça artar. |
| c | Yanlış | Doğrusu: Elektromanyetik dalgaların boşluktaki yayılma sürati sabittir ve dalga boyuna bağlı değildir. |
| d | Doğru | --- |
| e | Yanlış | Doğrusu: Ses dalgalarının sudaki yayılma sürati, havadaki yayılma süratinden daha büyüktür. Ses, suda yaklaşık 1480 m/s, havada ise yaklaşık 340 m/s hızla yayılır. |