Ses (Fizik)

Esnek bir ortamda mekanik titreşimler hâlinde yayılan boyuna dalgalar Esnek madde ortamı katı, sıvı veya gaz olabilir Ses ancak madde ortamında yayılabilir Elektromanyetik dalgalar gibi boşlukta yayılamazlar Madde ortamında atom veya moleküllerin boyuna titreşimleri, küresel olarak yayılınca ses meydana gelir


Sesin havada yayılması şöyle olmaktadır: Bir ses kaynağının titreşimleri hava moleküllerine çarpınca, molekülleri titreştirir Bu titreşimler de yanlarındaki hava moleküllerini titreştirerek, ses dalgaları yayılır Ses iletilirken, hava moleküllerinin kendisi gitmez, titreşimi iletmiş olur Elektrik telleri ve elektromanyetik dalgalarla haberleşmede iletilen ses değil, titreşimi ses kaynağının titreşimine benziyen elektromanyetik titreşimlerdir Bu sebeple ses yayın cihazlarının hoparlörlerinden yayılan ses, esas ses kaynağından yayılan ses olmayıp, titreşimleri bu sese benzeyen başka bir sestir


Sesin bir ortamda yayılma hızı, ortamın sâbit hacimdeki ve sâbit basınçtaki öz ısılarına, sıcaklığına ve yoğunluğuna bağlıdır


Bâzı ortamlar için sesin yaklaşık yayılma hızları, sâniyede metre olarak şöyledir:


Kuru havada340


Hidrojen gazında1307


Suda1500


Camda ve çelikte5000


Sesin fizyolojik özellikleri:


1 Yükseklik: Sesin frekansıdır İnsan kulağı frekansı yaklaşık 20 ile 20000 hz olan sesleri işitebilir Sesin frekansına bağlı olarak yüksekliği târif edilir İnce seslerin frekansları büyük, kalın seslerin ise frekansları küçük değerlerdedir Frekansları, 20den küçük olan seslere "İnfrasonik", 20000den büyük olanlara ise "Ultrasonik" denir Sesin frekansı kaynağın hareketine bağlı olarak kayma gösterir (Bkz Doppler Olayı)


2 Şiddet: Ses dalgalarının bir santimetrekarelik yüzeydeki güçlerine denir Birimi watt/cm2dir Ses şiddeti, dalganın frekansına ve dalga genliğinin karesine bağlıdır Şiddet sebebiyle ses kuvvetli veya zayıf olarak duyulur İnsan kulağı 1016 watt/cm2 ile 104 watt/cm2 şiddet değerleri arasındaki sesleri duyabilir


Duyma şiddeti desibel birimiyle bilinir Duyulan ses şiddeti alt limite giderken, duyma şiddeti de sıfır desibele gider Duyulan ses şiddeti üst limite giderken, duyma şiddeti 120 desibele gider Yâni duyma şiddeti, duyulan sesin şiddetinin logaritması ile orantılıdır Normal insan sesinin duyma şiddeti 70 desibel civârındadır


İşitmenin alt limitinde kulak zarının titreşim hareketinin genliği yaklaşık 3,610-10 cmdir Bu mesâfe, bir hidrojen atomunun çapının ancak binde 36sıdır Yâni, kulak zarı en güçsüz sesi işitirken akıllara durgunluk verecek kadar küçük bir genlikle titreşmektedir Bu ise kulağın ne kadar hassas yaratıldığını göstermektedir Ses şiddeti kaynaktan uzaklaştıkça azalır, düşer


3 Tını ve harmonikler: Ses kaynakları, genellikle ana ses denilen (en kalın) sesle birlikte, frekansları ana sesin frekansının tam katları olan tâli sesler çıkarırlar Bu tâli seslere ana sesin harmonikleri denir Bu sesler etrâfa ana sesle birleşmiş olarak yayılırlar Tını, bir sesin kulağa tesiridir Farklı kaynaklardan çıkan sesler aynı yükseklik ve şiddette olsalar da tınıları farklıdır


Ses kaynakları: Gerilmiş teller, metal levhalar veya deri, insan boğazında olduğu gibi etten ses telleri ve kararlı dalga meydana getirebilecek şekilde oyulmuş hava boruları ses kaynaklarıdır Bu kaynaklar titreştiğinde etraflarında bulunan hava moleküllerini de titreştirirler Gerilmiş deri, meselâ davulun verdiği seste büyük frekanslı sesler ana sesin harmonikleri değildir


Ses dalgaları da kırılma, yansıma ve girişim özelliklerini gösterirler Kırılma olayı ortam değişikliğiyle olur Havanın sıcaklık, yoğunluk durumuna göre sesin yayılma hızı değişir Soğuk havada ses hızı azalır Ses sıcak havadan soğuk havaya geçerken yayılma doğrultusunu değiştirir Yayılan ses dalgaları duvar, kayalık gibi sert düz yüzeylere çarpınca doğrultularını değiştirirler Bu olay yansımadır Yansıma olayında sesin özellikleri değişmez Yansımış dalgalar tekrar geriye dönerse ikinci bir ses meydana gelir Bu sese yankı denir Yankı ilk sesten yaklaşık 0,1 snden daha az bir zamanda gelirse kulak bu sesi, ikinci sesin devamı gibi işitir, buna çınlama denir İlk ses ile yankı arasındaki zaman farkından yansıtıcı engelin uzaklığı hesap edilebilir Gemicilikte deniz derinlikleri bu yolla ölçülmektedir Yarasalar da etraflarındaki engelleri ses dalgaları ile fark ederler


Yansıtıcı yüzeylerde aynı zamanda yutulma da olur Yutulma veya yansıma maksada göre yüzeyin yapısındaki değişiklikle ayarlanabilir Câmilerde, konferans salonlarında bu işle ilgili hesaplamalar yapılır Mantar kumaş gibi gözenekli yüzeylerde yutulma fazla olmaktadır (Bkz Akustik)


Ses dalgaları girişimle birbirini kuvvetlendirip, zayıflatabilirler Girişim yapan dalgalar arasındaki yol farkının, dalga boyunun yarısına eşit olması şartını sağlayan yerlerde yok edici girişim olur, böyle yerlerde ses işitilmez


Vuru (Batman) olayı: Genlikleri hemen hemen eşit ve frekansları biraz farklı olan iki kaynağın verdiği ses dalgalarının üst üste binmesi neticesinde, frekansı iki frekansın farkına eşit olan ses yükselmeleri meydana gelmesidir Vuru olayında ses periyodik olarak azalıp, çoğalır


Şok dalgaları: Hareketli ses kaynağının hızı, sesin yayılma hızını geçince, ses, patlama sesi olarak duyulur Bu durumda dalga ışın gibi konik bir alana yayılır ve şok dalgaları olarak isimlendirilir Böyle durumlarda sesin yayılma hızının kaynağın yayılma hızına oranına Mach sayısı denir


Ultrasonik, frekansı 20000 değerinin üstünde olan sestir