DALGALAR. Su Dalgaları

Transkript

1 DALGALAR Su Dalgaları

2 Su Dalgaları Su dalgalarının özellikleri tabanı cam olan ve içinde su bulunan dalga leğeni yardımıyla incelenir. Eğer kaynak noktasal ise oluşan dalga dairesel; eğer kaynak düz bir çubuk ise oluşan dalgalar doğrusaldır. Her ikisinde de ilerleme doğrultusu dalga tepelerine diktir. l l Dalgaların yandan görünüşü Dairesel su dalgaları l Doğrusal su dalgaları λ = ϑ.t = ϑ f

3 Su Dalgalarında Yansıma Doğrusal Dalgaların Yansıması Dalgaların ilerleme yönü ışın gibi düşünülerek bulunur. K a a L K L Düz Engelden Yansıma

4 Örnek I 30 o K L M Şekildeki doğrusal su dalgasının II. engelden yansıdıktan sonraki şekli nasıldır bulalım. II K L M M L K M L K 60 o I 60 o II 60 o

5 Soru Şekildeki AB doğrusal dalgası ok yönünde ilerleyerek engele çarpıp yansıyor. A ok B Buna göre A noktası K, L, M, N, P noktalarından hangisinden geçer? A) K B)L engel M L N K P C) M D) N E) P

6 Dairesel Dalgaların Yansıması Düz Engelden Yansıma O O ı

7 Çukur Engelden Yansıma a. F

8 b. KI L M L I F K K I L I

9 c. F

10 Tümsek Engelden Yansıma F F

11 Stroboskop Üzerinde eşit aralıklarla yerleştirilmiş yarıklar bulunan ve su dalgalarının frekansını bulmaya arayan bir araçtır. Dalga oluşturulup stroskop çevrilince eğer gözümüzün önünden ikinci yarık geçerken ardışık iki dalga tepesinden biri diğerinin yerini almış ise dalgaları duruyor gibi gözlemleriz.

12 Bu anda dalganın frekansı (f d ) ve stroboskobun frekansı (f s ) arasındaki ilişki; n = yarık sayısıdır. f d = n. f s dir. Dalgaların hızı ise; ϑ d = λ d f d olarak bulunur.

13 Soru 6 Yarıklı bir stroboskop 40 saniyede 20 devir yaparken dalgalar duruyormuş gibi görünüyor. Buna göre dalgaların frekansı kaç s -1 dir? A) 2 B) 3 C) 6 D) 12 E) 20

14 Soru 4 yarıklı bir stroboskoba saniyede 2 devir yaptırıldığında su dalgaları duruyormuş gibi görünüyor. Dalgaboyu 2,5 cm olarak ölçüldüğüne göre, dalgaların yayılma hızı kaç cm/s dir? A) 4 B) 8 C) 12 D) 16 E) 20

15 Soru Dalga frekansının f d = 12s-1 olduğu dalgalara 4 yarıklı stroboskopla bakıldığında dalgalar duruyormuş gibi görülüyor. Stroskobun frekans kaç s -1 dir? A) 1 B) 3 2 C) 2 D) 3 E) 6

16 Su Dalgalarında Kırılma Su dalgalarının hızı ortamın derinliğine bağlı olarak değişir. Ortamın derinliği azalırsa (sığlaşırsa) dalgaların hızı ve dalgaboyu azalır ama frekansı değişmez. l 1 l 2 Derin Dalgaların Üstten Görünüşü Sığ ϑ > ϑ λ > λ ve dir

17 Ortam değiştiren su dalgaları için dalga tepelerinin ayırma yüzeyi ile yaptıkları açılar aynı zamanda gelme ve kırılma açılarıdır. Su dalgalarında hız ve dalga boyu ortamın derinliği ile doğru orantılıdır. ϑ derin > ϑ sığ λ derin > λ sığ

18 Derin ortamdan sığ ortama geçen dalgaların hızı azalacağı için bir miktar geride kalır. α: Gelme açısı β: Kırılma açısı l d J d a b a b b Derin Sığ l s J s

19 İlerleme doğrultusu ışın gibi düşünüldüğünden; sinα sinβ ϑd = = ϑ s λ λ d s olur. n n s d sığ ortamın derin ortama göre kırıcılık indisidir. Kaynak hareket ederse dalga tepeleri o tarafa doğru sıklaşır.

20 Soru Şekildeki gibi dalgalar kaynaktan üretilmektedir. Buna göre dalgaların; Kaynak I. Hız II. Dalga boyu III. Periyot A Su B niceliklerinden hangileri değişmez? A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) II ve III

21 Örnek P Su Engel Yandan görünümü şekildeki gibi olan su leğeninin P noktasının periyodik su damlaları damlatılıyor. Buna göre oluşan su dalgalarının şekli nasıl olur bulalım.

22 Sağ taraf sığ olduğu için dalgalar daha yavaş sol taraf derin olduğu için daha hızlı ilerlerler. p

23 Soru X Y Z X ortamında oluşturulan doğrusal bir dalga Y ve Z ortamlarında şekildeki yolu izliyor. Ortamların h x, h y ve h z derinlikleri arasındaki ilişki nasıldır? A) h Z > h X > h Y B) h Y > h Z > h X C) h X = h Y = h Z D) h Z > h Y > h X E) h X > h Y > h Z

24 Örnek sığ M S ϑ derin Şekildeki MS doğrusal dalgası derin ortamdan sığ ortama geçiyor. Sığ ortama geçen dalganın hızı ve yönü için ne söylenebilir bulalım. Hız azalır, yönü değişir. (Normale doğru yaklaşır.) M S ϑ M S

25 Örnek M 1 Su M kaynağından üretilen doğrusal dalgalarla ilgili olarak 1, 2, 3 ortamlarındaki ϑ1, ϑ2, ϑ3 hızları ve T 1, T 2 ve T 3 periyotları arasındaki ilişki nasıl olur bulalım? 2 Engel 3 Derin ortamlarda hız daha büyüktür. Derin sıralaması 2, 3, 1 şeklindedir. Hızlar ϑ 2 > ϑ > ϑ olur. Periyot kaynağa bağlıdır. Kaynak aynı 3 1 olduğu için T 1 = T = T olur. 2 3

26 Örnek P R N Şekildeki yatay dalga leğeninde doğrusal dalga kaynağının oluşturduğu f frekanslı λ - dalga boylu dalgalar N doğrultusunda yayılmaktadır. Bu leğenin, P ve R ayaklarına ince birer takoz koyarak yataylığı bozulursa, f, l, N niceliklerinden hangileri değişir? Frekans kaynak değişmediği sürece değişmez. Sığ ve derin ortam oluştuğu için λ ve N değişir.

27 Dalgaların Mercek Şeklindeki Ortamlardan Geçişi Sığ ortam çok kırıcı, derin ortam az kırıcı olarak davranır. Yani sığ ortam cam, derin ortamhava olarak düşünülebilir. Işık Asal eksen Odak İnce kenarlı mercek Doğrusal dalgaların ince kenarlı sığ ortamdan geçişi

28 Asal eksen Odak Kalın kenarlı mercek Kalın kenarlı mercekte asal eksene paralel gelen ışının kırılması M F F M

29 derin derin sığ F sığ F Doğrusal dalgaların ince kenarlı sığ ortamdan geçişi Doğrusal dalgaların kalın kenarlı sığ ortamdan geçişi derin derin M F sığ F M Doğrusal dalgaların ince kenarlı sığ ortamdan geçişi

30 Örnek D S D K L M N Mercek şeklinde oluşturulan ortama atmalar gönderiliyor. çukur engel Atmaların çukur engelden geri dönüp mercekten tekrar geçtiğinde şekilleri nasıl olur bulalım. ( KL = LM = MN = f) ve S: Sığ, D: Derin)

31 I. aşama (mercekten kırılışı) L F engel L f II. aşama (engele çarpıp dönüşü) engel III. aşama (mercekten ikinci kez kırılışı) L

32 Örnek a b X ortamı Y ortamı X ortamında oluşturulan periyodik su dalgalarının Y ortamında ilerleyişi şekildeki gibidir. β> α olduğuna göre, ortamın derinlikleri h x ve h y, su dalgalarının ortamlardaki ve ϑ ile dalgaların ortamlardaki frekansları f x ve f y arasındaki ilişki hızları ϑ nasıldır? x y β > α olduğundan dolayı h y > h x dolayısıyla ϑ y > ϑ x dir. Ama frekans sadece kaynağa bağlıdır. f x = f y dir.

33 Su Dalgalarında Ayrılma Su dalgalarında kırılmanın frekansa göre değişmesidir. Sığ Derin Şekildeki gibi derinden sığ ortama geçen su dalgaları kırılarak yoluna devam eder. Eğer dalgaların frekansı artırılacak olursa dalgaboyu azalacağından dolayı dalga tepeleri sıklaşır ve kırılma azalır. Bu olay aynı zamanda ışığın renklere ayrılmasına benzer. Işık da farklı frekanslarda farklı kırılmaya uğrar.

34 Su Dalgalarında Kırınım (Dağılma) Engel l Engel W Şekil I Şekil II Doğrusal su dalgaları Şekil - I deki geniş bir aralıktan geçerken yoluna devam ederken eğer aralığın genişliği (W) azaltılacak olursa dağılarak Şekil - II deki gibi yoluna devam etmesi olayıdır. Bu durum λ 1 olması durumunda gözlenir. W

35 Örnek Şekilde W genişliğinde dar yarık üzerine λ dalga boylu dalgalar gönderiliyor. Kırınım deseninin oluşması için, I. Su derinliği arttırılmalı W II. W genişliği azaltılmalı III. Dalgaların frekansı büyültülmeli hangileri yapılmalıdır bulalım. Suyun derinliğinin artırılması doğrudur. Hız farkı artar. (I yapılabilir) W λ veya W λ olduğundan kırınım olur. (II. yapılabilir) Frekansla ilgisi yoktur. (III. yapılamaz)