BÖLÜM I GİRİŞ (1.1) y(t) veya y(x) T veya λ. a t veya x. Şekil 1.1 Dalga. a genlik, T peryod (veya λ dalga boyu)



Benzer belgeler
Alternatif Akım Devre Analizi

TİTREŞİM VE DALGALAR BÖLÜM PERİYODİK HAREKET

ALTERNATİF AKIMIN TEMEL ESASLARI

ALTERNATİF AKIMIN DENKLEMİ

Alternatif Akım; Zaman içerisinde yönü ve şiddeti belli bir düzen içerisinde değişen akıma alternatif akım denir.

DENEY-2 ANİ DEĞER, ORTALAMA DEĞER VE ETKİN DEĞER

Leyla Yıldırım Bölüm BÖLÜM 2

Şekil-1. Doğru ve Alternatif Akım dalga şekilleri

ALTERNATİF AKIMIN DENKLEMİ

DENEY 7 DALGALI GERİLİM ÖLÇÜMLERİ - OSİLOSKOP

Mekanik Titreşimler ve Kontrolü. Makine Mühendisliği Bölümü

KATI CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

BÖLÜM-2. Sabit katsayılı çizgisel homojen diferansiyel denklem örneği olarak

HAREKET HAREKET KUVVET İLİŞKİSİ

ELASTİK DALGA YAYINIMI

V = g. t Y = ½ gt 2 V = 2gh. Serbest Düşme NOT:

T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ FİZİK-1 LABORATUVARI DENEY RAPORU

RİJİT CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

5.DENEY. d F. ma m m dt. d y. d y. -kx. Araç. Basit. denge (1) (2) (3) denklemi yazılabilir. (4)

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

FIZ Uygulama Vektörler

Trigonometrik Fonksiyonlar

DENEY FÖYÜ 4: Alternatif Akım ve Osiloskop

ALTERNATĐF AKIM (AC) I AC NĐN ELDE EDĐLMESĐ; KARE VE ÜÇGEN DALGALAR

İŞ : Şekilde yörüngesinde hareket eden bir parçacık üzerine kuvveti görülmektedir. Parçacık A noktasından

İşaret ve Sistemler. Ders 2: Spektral Analize Giriş

6. DENEY Alternatif Akım Kaynağı ve Osiloskop Cihazlarının Kullanımı

Bölüm 2. Bir boyutta hareket

Bölüm 3 AC Devreler. 1. AC devrede, seri RC ağının karakteristiklerini anlamak. 2. Kapasitif reaktans, empedans ve faz açısı kavramlarını anlamak.

İleri Diferansiyel Denklemler

DALGALAR. Dalgalar titreşim doğrultusuna ve Taşıdığı enerjiye göre aşağıdaki şekilde sınıflandırılır.

BASİT HARMONİK HAREKET

DİNAMİK (2.hafta) Yatay Hareket Formülleri: a x =0 olduğundan ilk hız ile yatay bileşende hareketine devam eder.

Su Dalgaları Testlerinin Çözümleri. Test 1 in Çözümleri

r r r F İŞ : Şekil yörüngesinde hareket eden bir parçacık üzerine kuvvetini göstermektedir. Parçacık A noktasından

ALTERNATİF AKIMIN DENKLEMİ

ELK-301 ELEKTRİK MAKİNALARI-1

5. Elektriksel Büyüklüklerin Ölçülebilen Değerleri

T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ FİZİK-1 LABORATUARI DENEY RAPORU. Deneyin yapılış amacının ne olabileceğini kendi cümlelerinizle yazınız.

KATI CİSİMLERİN BAĞIL İVME ANALİZİ:

4. Sunum: AC Kalıcı Durum Analizi. Kaynak: Temel Mühendislik Devre Analizi, J. David IRWIN-R. Mark NELMS, Nobel Akademik Yayıncılık

Bölüm-4. İki Boyutta Hareket

TRIGONOMETRI AÇI, YÖNLÜ AÇI, YÖNLÜ YAY

DİNAMİK. Ders_9. Doç.Dr. İbrahim Serkan MISIR DEÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü. Ders notları için: GÜZ

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

MEKANİZMA TEKNİĞİ (3. Hafta)

8. ALTERNATİF AKIM VE SERİ RLC DEVRESİ

T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ FİZİK-1 LABORATUVARI DENEY RAPORU

Fiz Ders 10 Katı Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

1) Bir sarkacın hareketini deneysel olarak incelemek ve teori ile karşılaştırmak. 2) Basit sarkaç yardımıyla yerçekimi ivmesini belirlemek.

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

YILDIZLARIN HAREKETLERİ

DENEY 3 ATWOOD MAKİNASI

ALTERNATİF AKIMIN TANIMI

BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ

Newton un II. yasası. Bir cismin ivmesi, onun üzerine etki eden bileşke kuvvetle doğru orantılı ve kütlesi ile ters orantılıdır.

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ

Fizik 101-Fizik I Dönme Hareketinin Dinamiği

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü

DENEY 5 DÖNME HAREKETİ

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM

Elektromanyetik Dalga Teorisi

KUVVET, MOMENT ve DENGE

SU DALGALARINDA GİRİŞİM

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 8 Çözümler

Metrik sistemde uzaklık ve yol ölçü birimi olarak metre (m) kullanılır.

MADDESEL NOKTANIN EĞRİSEL HAREKETİ

BÖLÜM 9 ÇÖZÜLMESİ ÖNERİLEN ÖRNEK VE PROBLEMLER

T.C. SÜLEYMAN DEMĐREL ÜNĐVERSĐTESĐ MÜHENDĐSLĐK FAKÜLTESĐ MAKĐNE MÜHENDĐSLĐĞĐ BÖLÜMÜ

6. Osiloskop. Periyodik ve periyodik olmayan elektriksel işaretlerin gözlenmesi ve ölçülmesini sağlayan elektronik bir cihazdır.

DENEY 2 SABİT İVME İLE DÜZGÜN DOĞRUSAL HAREKET VE DÜZLEMDE HAREKET

elde ederiz. Bu son ifade yeniden düzenlenirse,

A A A A A A A A A A A

Fizik Dr. Murat Aydemir

EĞİTİM ÖĞRETİM YILI. ANADOLU LİSESİ 11.SINIF MATEMATİK DERSİ ÜNİTELENDİRİLMİŞ YILLLIK PLANI 11.SINIF KAZANIM VE SÜRE TABLOSU

VERİLER. Yer çekimi ivmesi : g=10 m/s 2

Bir cismin iki konumu arasındaki vektörel uzaklıktır. Başka bir ifadeyle son konum (x 2 ) ile ilk konum

TEMEL DC ÖLÇÜMLERİ: AKIM ÖLÇMEK: Ampermetre ile ölçülür. Ampermetre devreye seri bağlanır.

Radyo Antenler

11. SINIF. No Konular Kazanım Sayısı GEOMETRİ TRİGONOMETRİ Yönlü Açılar Trigonometrik Fonksiyonlar

EĞİTİM ÖĞRETİM YILI. FEN LİSESİ 11.SINIF MATEMATİK DERSİ ÜNİTELENDİRİLMİŞ YILLLIK PLANI 11.SINIF KAZANIM VE SÜRE TABLOSU

FİZİK II - Final UYGULAMA

ELEKTRİK VE ELEKTRİK DEVRELERİ 2

DERS: MATEMATİK I MAT101(04)

ANALOG HABERLEŞME (GM)

SES DALGALARı Dalgalar genel olarak, mekanik ve elektromanyetik dalgalar olmak üzere iki ana gruba ayrılır. Elektromanyetik dalgalar, yayılmak için bi

DENEY FÖYÜ 7: Seri ve Paralel Rezonans Devreleri

Işıma Şiddeti (Radiation Intensity)

BMT104 ELEKTRONİK DEVRELER DERSİ LABORATUVAR UYGULAMALARI

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

EKİM MAKİNALARINA İLİŞKİN ÇÖZÜMLÜ PROBLEMLER

Yay Dalgaları. Test 1 Çözümleri cm m = 80 cm

ARAZİ ÖLÇMELERİ. Temel Ödev I: Koordinatları belirli iki nokta arasında ki yatay mesafenin

HİDROLİK. Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU

Uçlarındaki gerilim U volt ve içinden t saniye süresince Q coulomb luk elektrik yükü geçen bir alıcıda görülen iş:

Manyetizma. Manyetik alan çizgileri, çizim. Manyetik malzeme türleri. Manyetik alanlar. BÖLÜM 29 Manyetik alanlar

STATİĞİN TEMEL PRENSİPLERİ

Fizik 101: Ders 23 Gündem

KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği ( 1. ve 2. Öğretim ) Bölümü Dinamik Dersi (Türkçe Dilinde) 2. Çalişma Soruları / 21 Ekim 2018

Bölüm 1. Elektriksel Büyüklükler ve Elektrik Devre Elemanları

Transkript:

BÖLÜM I GİRİŞ 1.1 Sinyal Bir sistemin durum ve davranış bilgilerini taşıyan, bir veya daha fazla değişken ile tanımlanan bir fonksiyon olup veri işlemde dalga olarak adlandırılır. Bir dalga, genliği, dalga boyu (veya peryodu) ve fazı ile tanımlanır (Şekil 1.1). y(t) veya y(x) veya λ 2a a t veya x a Şekil 1.1 Dalga. a genlik, peryod (veya λ dalga boyu) Örnek:Merkezi etrafında sabit bir hızla dönen r yarıçaplı bir diskin kenarındaki itme koluna bağlanmış bir kalem, bir mesnet içerisinde aşağı yukarı hareket edebilsin. Kalem, bu mesnetin altında sabit hızla hareket eden kağıt üzerine bir sinüs dalgası çizer (Şekil 1.2a). Bu sinüs dalgasının; genliği (a) diskin yarıçapına eşittir ve peryodu ise diskin dönme hızının bir fonksiyonudur. Bu sinüs dalgasına, yukarıda anlatılan mekanik sistemin davranış bilgisini veren bir sinyal gözü ile bakılabilir. Böyle bir sinyalin herhangi bir pozisyondaki genlik değeri y = a sinφ (1.1)

ya eşittir. Bu düzenekte, tam bir dalga şeklinin çizilmesi için disk 360 (veya radyan) lık tam bir devir yapmalıdır. Kalem, kağıt üzerinde herhangi bir konuma getirilerek sistem harekete geçirilsin. Sinüs dalgasının bu andaki faz açısı; kalemin başlangıç anındaki konumunu disk merkezine birleştiren doğrunun yatayla yaptığı açıya eşdeğerdir.(şekil 1.2b de φ açısı). Faz açısının değişimine, diğer bir deyişle kalemin konumuna, göre sinyalin şekli (Şekil 1.3) de görülmektedir. Mekanik sisteme bağlı kalemin kağıt üzerindeki herhangi bir x uzaklığından itibaren kayıda başlandığı ve daha sonra hareketin durdurulduğu kabul edilsin. O andaki genlik t a = asin + α a = a sin + α (1.2) -a- Şekil 1.2 Doğrusal dönme hareketini bir sinüs dalgasına dönüştüren mekanik sistem, a) Diskin yarıçapı ve her hangi bir konumunun yatay ile yaptığı açısının, sinüs dalgasının genlik ve faz açısı arasındaki ilişki, b) Disk tam bir devir yaptığında açının 0 dan radyana kadar değiştiği görülmektedir (Davis, 1973). olacaktır. (1.1) bağıntısı göz önüne alınacak olursa, faz açısı -b- t φ = + α φ = + α (1.3) olarak hesaplanır. Burada dikkat edilmesi gereken en önemli konu başlangıç noktasında bir sabit olan φ = α faz açısının daha sonraki bütün genlik ve faz hesaplamalarında sabit olarak görülmesidir.α sabiti; faz, faz açısı (başlangıç fazı) veya faz sabiti olarak bilinir. 5

Ayrıca bir sinüs dalgasının faz açısının yatay merkez çizgisinden ölçüldüğüne dikkat edilmelidir. Şekil 1.3 Başlangıç değeri α dan faz açısının değişimi. Herhangi bir x i uzaklıktaki genlik değeri = a sin π x / λ + α φ = 2 π / λ + α a ( 2 ) ve ( ). i x i Faz ve faz farkı kavramının daha iyi anlaşılması için eşit peryodlu iki dalga kaynağının aynı anda dalga üretmeye başladığını varsayalım. Oluşan dalgalar aynı anda maksimum değere ulaşıyor ise bu iki kaynağın maksimum fazda olduğu söylenir. Eğer kaynaklardan birisi t süre gecikme ile dalga üretiyor ise bu kaynağın oluşturduğu dalgalar, maksimuma diğer kaynağın dalgalarına göre, t süre gecikme ile ulaşırlar. Bu gecikme peryodunun kesri olarak ifade edilirse p = t x p = λ 6

Şekil 1.4 Disk dönmesine bağlı olarak sinüs ve kosinüs dalgaları arasındaki ilişki. Sinüs ve kosinüs dalgalarının faz açıları sırası ile α ve β, Kayıt; φ = 0 başlayıp den daha büyük değerlere doğru devam edildiğini göstermektedir. olur ve p ye faz farkı denir. Bu p değeri 0 p 1bağıntısını sağlar. p=0 veya p=1 ise iki kaynak aynı fazda çalışıyor p=1/2 ise iki kaynak zıt fazda çalışıyor denir. Sinüs dalga şeklinin tanımına benzer şekilde, bir kosinüs dalgası diskin orijinindeki düşey çizgiden itibaren ölçülen β faz açısına sahip bir dalga olarak tanımlanabilir. Bu, yani kosinüs dalgası, sinüs dalgasının 90 0 (veya β radyan) ötesinde bir faza sahiptir. Yani aralarında 90 0 lik bir faz farkı vardır. Şekil 1.2 deki sinyal üretecine bir başka kalem bağlanırsa (Şekil 1.4) hem sinüs hemde kosinüs dalgası aynı anda üretilebilir. Bu iki dalganın genlik ve dalga boyları aynı olacağına göre birbirlerinden ancak faz açısı ile ayrılabilirler. 1.2 Sinyal Parametreleri Bir sinyalde; genlik, peryod (veya dalga boyu) ve faz açısı parametrelerinin üçü tam bir dalga şekli tanımlar (Şekil 1.1). Burada peryod (veya λ dalga boyu) olup; birbirini izleyen eşdeğer genlikli iki nokta arasındaki zaman farkı veya bir sinyalde ard arda gelen iki tepe noktası arasındaki uzaklık olarak tanımlanır. Peryodun tersi frekans veya zamansal frekans(f t ) ve dalga boyunun tersi ise uzaysal frekans (f x ) f t = 1/ f x = 1/ λ (1.4) olup birim zaman veya uzaklıktaki tam dalga şekillerinin sayısıdır. Zaman birimi saniye olarak alınırsa f t =f in birimi s -1 (yani Hertz) uzaklığın birimi metre alınırsa f x in birimi m - 1 dir. Sinyalin kendi kendisini düzenli olarak tam bir tekrarlaması için gereksindiği zamana 7

sinyalin peryodu denir. Periyod terimi dalga boyuna eşdeğerdir. Fakat dalga boyunun uzaklık (metre gibi) birimiyle ölçülmesine karşılık, periyod zaman birimiyle (saniye gibi) ölçülür. Düzenli aralıklarla tekrarlanan sinyallere periyodik sinyaller denir. Dalganın ilerleme doğrultusundaki hızı (çizgisel hız) v ise yapılabilir. v f t =, λ = v dönüşümleri t Bir dalga şeklinin en çukurundan en tepesine kadar olan yüksekliğin yarısına genlik (amplitüd) denir. Birbirinden farklı dalga şekilleri oluşturmak için genlik ve dalga boyu veya faz açısı değiştirilmelidir. (1.4) bağıntısı (1.2) de yerine konularak yazılırsa herhangibir x uzaklığındaki genlik; ( π + φ ) a = a sin 2 kx (1.5) olur. Olay zamana bağlı olarak değişiyor ise (1.4) ile verilen k=1/ λ denkleminde dalga boyu λ yerine peryodu gelecek ve frekans f=1/ olacak ve (1.2) bağıntısında x yerine t gelecektir. Buna göre yukarıdaki denklem zamana bağlı olarak; ( f t + φ ) a = a sin (1.6) olacaktır. Fazdaki gecikme zamanda kaymaya neden olacaktır. Bu da t = φ / f bağıntısı ile verilip φ negatif ise t=0 a göre sağda, pozitif ise solda olur. Şekil 1.5 de genlik ve dalga boyları aynı olan ve biri diğerine göre biraz kaymış özdeş iki sinüs dalgası görülmektedir. y(t) y 1 y 2 t C t Şekil 1.5 Genlik ve dalga boyları aynı olan özdeş iki sinüs dalgası. Iki dalga arasında sadece faz farkı vardır. 8

Genlik ve dalga boylarının aynı olmasına rağmen t zamanındaki iki sinyalin y 1 ve y 2 genlikleri birbirinden farklıdır. Bu fark tamamen iki dalga şekli arasındaki açıklığa karşılık gelir. Bu açıklık ise, her iki sinyalin faz açıları arasındaki farka eşdeğer olup iki sinyal arasındaki faz farkı olarak adlandırılırlar. Dönen cisimler için olay ele alınacak olursa frekans açısının fonksiyonu olarak da tanımlanabilir. Buna göre, ω = f = olarak tanımlanır ve birim zamanda taranan açıdır. Benzer durum uzaklık boyutu için de geçerlidir. ω ya açısal (veya dairesel) frekans denir. = f k x = λ Burada da birim uzaklıkta taranan açı ifade edilmektedir. Burada k dalga sayısı olarak adlandırılır. k ve ω arasında ω = kv ilişkisi vardır. Nicelik Birimi Hız Uzaklık/Zaman ω λ v = = fλ = k Peryod Zaman 1 λ = = = ω f v Açısal frekans Zaman -1 ω = = f = kv Frekans (çizgisel) Zaman -1 1 f = = = λ Dalga boyu Uzaklık 2 ω λ = π = k v f v = v ω π k = = = 2 λ v Dalga sayısı Uzaklık -1 vf 9

1.3 Problemler 1. Peryodları 1 = 2 =200 ms olan iki sinyal arasında t=16.6 ms lik bir zaman farkı ölçülmüştür. Bu iki sinyal arasındaki faz farkını bulunuz. t (Çözüm için p = eşitliğinden yararlanınız) 2. Frekansı 10 Hz olan bir sinyalin t=0.08 sn. deki faz açısını bulunuz. t (Çözüm için φ = + α eşitliğinden yararlanınız. Burada başlangıç fazının verilmediğine dikkat ediniz) 3. Peryodu 1 =50 ms ve 2 =20 ms olan iki sinyal arasında t=122 ms deki faz farkını bulunuz. 4. Dalga boyu 30 m olan bir sinyalin x=65 m deki fazını hesaplayınız. (Çözüm için φ = + α eşitliğinden yararlanınız. Burada başlangıç fazının verilmediğine dikkat ediniz) 5. Dalga boyu 30 m olan bir sinyalin x=65 m deki fazını hesaplayınız. (Çözüm için φ = + α eşitliğinden yararlanınız. Burada başlangıç fazının verilmediğine dikkat ediniz) Dalga boyları λ 1 =λ 2 =200 m olan iki sinyal arasında x=34 m lik bir uzaklık farkı ölçülmüştür. Bu iki sinyal arasındaki faz farkını bulunuz. x (Çözüm için p = eşitliğinden yararlanınız) λ 6. Başlangıç fazı 0 o, 30 o, 40 o, 60 o genikleri 2 cm ve frekansları 0.1 Hz olan sinüs dalgaları çiziniz. 10