1 HIZ VE DEVİR ÖLÇÜMÜ
Hız; bir cismin birim zamanda alınan yola denir. Hareketlinin herhangi bir andaki hızına Ani Hız, yol boyundaki hızların ortalamasına da Ortalama Hız adı verilir. Hız Nedir? Sürat Nedir? Hız, vektörel bir büyüklüktür; yönü ve büyüklüğü ile ifade edilir. Hız birimleri SI birim sisteminde m/s, İngiliz ölçü sisteminde 1ft/sn=30,6cm/s veya 1mil/saat=1,6km/sa tir. Yaygın olarak kullanılan hız birimi 1 saatte alınan yolu kilometre cinsinden ifade eden kilometre/saat'tir. Kısaca km/sa olarak gösterilir (1m/sn=3,6km/sa). Hız; V = X t ile hesaplanır. eder. 2 Burada X, alınan toplam yolu; t toplam zamanı ifade
Serbest düşen bir cismin -parabol çizerek kazandığıhızı düzgün değişen ve artan hız, düz bir yolda 70km/sa sabit hızla giden arabanın hızı sabit hız, yukarıya doğru düşey olarak fırlatılan bir cismin hızı ise düzgün değişen ve azalan hızdır. Yürüyen bir insanın hızı 5km/sa, ses hızı havada yaklaşık 340m/s=1224km/sa=1mach, ışık hızı ise yaklaşık olarak 300000km/s'dir. Dünyanın en hızlı kara hayvanı olan Çitanın hızı 120km/sa iken en hızlı insan hızı 37km/sa tir. 3
Dünyanın en hızlı kara hayvanı 2009 yılında 100m yi 6,01sn de koşan dişi çita Sarah tır. Koşu sırasında 3sn den az bir zamanda 100km/h hıza çıkmış ve maksimum hızı 119km/sa olmuştur. Hayvanın maksimum hızı m/sn cinsinden 4
Bazı Hareketlilerin Erişebildiği En Büyük Hızlar İnsan (100 m'lik yolda) 37 km/sa. (Anlık hız 42km/sa) Bisiklet 40 km/sa Yarış atı 70 km/sa Leopar 96 km/sa Balık 109 km/sa Çita 120 km/sa Kuş 360 km/sa Otomobil 431 km/sa Yarış motorsikleti 513 km/sa Tren (Maglev) 581km/sa Özel sürat otomobili 1227 km/sa Ses hız 1235km/sa Tabanca mermisi (Namludan çıkış hızı) 3500 km/sa Uçak, 3 mach=3564 km/sa İnsanlı uzay aracı 39897 km/sa İnsansız uzay aracı 240000 km/sa Dünyanın ekvator üzerindeki çizgisel hız ise 1667 km/sa'tir 5
Hız Birimleri Hız, yolun zamana bölümü olduğundan en çok kullanılan birim metre/saniye'dir. Kısaca m/s ile gösterilir. Eğer zaman saat olarak alınırsa yol kilometre olarak alınmalıdır. Bu durumda birim km/sa (km/h) olur. SI birim sistemini kullanılmadığı ülkelerde mil/sa, knotts, feets/dak, feet/s gibi birimler de vardır. Felix Baumgartner 14 Ekim 2012 tarihinde 39000m yükseklikten dünyaya atlayıp 833,9mph (1342km/h) hıza ulaşarak dünya rekorunu kırmıştır. HIZ BİRİMLERİ 1 km/h 0,62140 mil/h 1 km/h 0,53996 knotts 1 km/h 54,680 feet/dak 1 mil/h 1,609 km/h 1 mil/h 88 feet/dak 1 mil/h 0,86898 knotts Hız birimlerinin karşılaştırılması 6
Örnek: Saatteki hızı 90km olan bir aracın hızını m/s cinsinden bulunuz. Saatteki hızı 90km olan bir aracın hız, 90km/sa şeklinde yazılır. Bunun anlamı, aracın bir saat içinde alacağı yolun 90km olacağıdır. m/s cinsinden hızın ifade edilmesinde bir saniyede aldığı yol hesaplanmalıdır. Bu nedenle 90km lik alınan yol m cinsinde ve 1sa lik zaman ifadesi s ye dönüştürülmelidir. 90km = 90000m ve 1sa = 3600s olduğuna göre m/s cinsinden hızın gösterimi için; 90000m 3600s = 25m/s yazılmalıdır. Bu durumda 90km/sa ile yol alan bir araç bir s de 25m yol alıyor demektir. 7
Örnek: Uluslararası bir 100m atletizm yarışmasında birinci gelen atlet 9,56s lik derecesi ile Dünya rekoru kırarak şampiyon olmuştur. Bu atletin ortalama hızını m/s ve km/sa cinsinden bulunuz. V = X t = 100 m 9,56 s = 10, 46m/s km/sa cinsinden hesaplama için atletin bir saatte alması gereken yol hesaplanır. Saniyede 10,46m yol alan bu atletin bir saatte alacağı yol; Alınan yol = 10, 46. 3600 = 37656m olarak hesaplanır. Buna göre atletin koşuş sırasındaki ortalama hızı 8 37,636km/sa olarak hesaplanır.
Örnek: Bir fabrikada bulunan şişeleme sisteminde konveyörün hızı 0,25m/s dir. Şişeleme ünitesinden çıkan şişelerin arasında 10cm lik aralık olduğuna göre bir saatte şişelenecek olan şişe sayısını hesaplayınız. Şişe sayını hesaplamak için konveyörün bir saatte alacağı yol bulunmalıdır. Konveyör 0,25m/s lik hızla hareket ettiğine göre saniyede 0,25m yol alıyor demektir. Bir saatte alacağı yol ise; Bir saatte alınan yol = 0, 25. 3600 = 900m Şişeler arasında 10cm lik aralık olduğuna göre bu konveyörde şişelenecek şişe sayısı; Şişe sayısı = 90000cm 9 = 9000adet 10cm
Hız Ölçü Aletleri ve Kullanımı Hızı ölçen aletler hangi alanda ölçüm yapıldığına göre değişir. Anemometre; rüzgar yada hava hızı ölçer. Havalandırma sistemlerinde ve meteoroloji istasyonlarında kullanılır. Bu alette hızın uygulandığı küçük bir pervane vardır. Pervaneye çarpan hava akımı bu pervaneyi döndürerek alette bulunan küçük bir dinamoyu döndürür. Dinamo gerilim üreterek elektronik devreye sinyal uygular. Bu sinyal devir olarak ekrana yansıtılır. Alet üzerinde hızın birimini m/s, km/h, knotts, feet/dak olarak okumak için buton vardır. 10
Hız radarı; trafik karayolları denetimlerinde kullanılan hız ölçüm cihazlarıdır. Radar kelimesi, Radyo Algılama ve Menzil Tayini ifadesinin İngilizce karşılığının (RAdio Detecting And Ranging) kısaltmasıdır. Radar, uzaktaki nesneleri radyo dalgalarının yansıması yardımıyla tespit eden cihazdır. Radarın çalışma prensibi ses dalgası yansıma prensibine çok benzer. Sesi yansıtan bir nesneye doğru bağırılması halinde (örneğin bir kayalık vadide veya mağarada) bir yankı işitilir. Eğer sesin havada yayılma hızı biliniyorsa nesnenin mesafesi (menzil), yansıma zamanı ölçülerek hesaplanabilir. 11
Hız Ölçü Radarı 12
Devir Ölçü Aletleri ve Kullanımı Takometre(turmetre); döner makinelerde (elektrik motoru, motorlu araçlar) dönme hızının (devir) ölçümünde kullanılan hız ölçüm aygıtıdır. Devir, bir cismin birim zamanda yaptığı tur sayısına denir. Tur ile döner cismin kendi etrafındaki 360 lik dönüşü kastedilmiştir. Örneğin; bir elektrik motorunun milinin dönme sayısı, bir araba motorunun dönme sayısı gibi. Devri ifade etmek için 'tur' birim olarak kullanılabilmektedir. Bunun yanında devir/dk (d/d) da yine devir sayısını ifade eder. Bunu ifade için RPM kısaltması kullanılır. RPM'nin anlamı Revolution Per Minutes'dir, yani dakika başına oluşan devir demektir. Devir sayısı r/min, veya r min 1 şeklinde de gösterilir. Temaslı yada temassız şekilde ölçüm yapabilen takometreler üretilmektedir. Ölçüm yöntemine göre takometreler; takojeneratörler (AC ve DC), palsli takometreler 13 (mekanik ve optik), stroboskoplardır.
Takometre(turmetre) Takoüreteç, takogeneratör Palsli takoüreteç, enkoder 14
Takojeneratörler; devir sayısı ölçülecek olan makinenin miline temas ederek dönmesi ile elektrik üretimi prensibine göre çalışırlar. Ölçü aletinin ibresi üretilen gerilimin yerine devir sayısına göre bölümlendirilmiştir. Palsli (darbeli) takometreler; Mekanik yada optik olarak iki çeşidi vardır. Mekanik sistemli darbe üretilerek devir ölçümünde ise makinenin miline bir dişli rotor (delikli saç paketi) konur. Darbeleri algılamak için de dişli rotor önüne sargılı bir daimi mıknatıs konulur. Dişli rotor döndükçe mıknatıs hava boşluğu değiştiği için bobinde darbe şeklinde bir gerilim üretilir. Bu gerilim takometre devresinde sayılarak devir ölçülür. 15
Optik çalışan takometreler, dönen makinenin miline temas etmeden mil üzerine yapıştırılan bir yansıtıcı üzerinden birim zamanda yansıyan sinyalin sayısına göre çalışırlar. Takometre dönen mil üzerine yapıştırılmış şeride tutularak ışık gönderilir. Takometrenin gönderdiği ışığı milde bulunan şeridin geri yansıtması takometre içindeki dijital devreye bir darbe (pals) uygular. Bu devre, darbe sayısını ölçüm süresine göre dakika cinsine çevirerek takometre ekranına dakikadaki devir sayısı olarak yansıtır. Bu şekilde üç, beş saniye gibi kısa bir sürede devir ölçülebilir. Bu optik yöntemli takometreler yaygın olarak kullanılır. Optik takometrelerin aynı zamanda temaslı ölçüm yapanları da vardır. Takometrelerin bazılarında birimleri RPM, metre/dak, feet/dak olarak gösterebilme özelliği de bulunmaktadır 16
Örnek: Dakikadaki devir sayısı 2850d/d (2850rpm) olan bir elektrik motorunun saniyedeki devir sayısını bulunuz. Elektrik motoru bir dakikada 2850 devir yaptığına göre bir saniyelik devir için 60 a bölünmelidir. 1saniyedeki devir sayısı = = 47, 5devir/saniye 2850 devir 60 saniye 17
18 BASINÇ ÖLÇÜMÜ
Genel olarak maddeler; katılar ve akışkanlar olarak ikiye ayrılabilir. Akışkanlar, akabilen maddeler anlamına gelmekteyken sıvı ve gazları içine alır. Akışkan maddeler, bulundukları kabın şeklini alır ve ağırlıkları nedeniyle kap cidarlarına kuvvet uygularlar. Akışkana ait yüzey üzerine etki eden dik kuvvetin, birim alana düşen miktarı Basınç olarak adlandırılır. Kuvvetin kaynağı ne olursa olsun bütün yüzeye etki eden toplam kuvvet F ve yüzeyin alanı A ile gösterilirse akışkanın basıncı P aşağıdaki gibi tanımlanır. P = F A (N/m2 ) 19
Basınç, temel olarak mekanik bir kavram olup kütle, uzunluk ve zaman ölçüleri ile tanımlanabilir. Yükseklik ile basınçtaki değişim, yoğunluk ve yerçekimi ivmesi ile orantılıdır. dp = ρgdh Denklemde, ρ ortamın yoğunluğu, g yerçekimi ivmesi ve dh dikey yükseklik değişimidir. Basınç, akışkanın bulunduğu yüzeylerden birine uygulanırsa, basınç değerinden hiçbir şey kaybetmeden aynen iletilir. 20
Basınç Birimleri Birim yüzeye etki eden kuvvete basınç denilmektedir. Kuvvet birimi, Newton ve alan birimi, m 2 olarak alınırsa formül gereği basıncın birimi N/m 2 olarak ifade edilir. SI birim sistemine göre basınç birimi Pascal dır ve 1Pascal= 1N/m 2 ye karşılık gelmektedir. Bu da 1m 2 lik alana eşit olarak yayılmış 1Newtonluk kuvvete eşittir. Teknik sistemlerde daha çok atmosfer birimi kullanılır. Bir atmosfer (1atm), +4 C de bir metre yüksekliğindeki su sütununun bir santimetre karesine etkiyen basınçtır. Atmosfer basıncı yaklaşık 1Bar değerine eşittir. Bununla birlikte günlük yaşantıda kullanılan psi (Per square inç yani 1inç kare başına düşen basınç) gibi basınç birimleri de kullanılmaktadır. 21
Basınç Birimlerinin Birbirine Dönüşümü 1 Pa 1N/m 2 1 Atm 1,01325 bar 1 Atm 101,325 kpa 1 Atm 14,69595 psi 1 bar 100kPa=100000 Pa 1 bar 14,50377psi Örnek: 240milibar kaç kilo paskal (kpa) eder? 1bar = 1000milibardır. 240milibar 240/1000 = 0, 24bar olur. 1bar 100kPa ise 0,24bar x kpa eder x = 100. 0, 24 = 24kPa 22
Basınç ölçü aletleri Basınç ölçümünde kullanılan ölçü aletleri mekanik yada elektronik yapıda olabilir. Manometreler, U manometre ve bourdon tüplü manometreler mekanik yapıdadır; straingauge, piezoelektrik malzeme bulunduran basınç ölçerler elektronik yapıdadırlar. Manometreler; akışkanların basınçlarını ölçmek için kullanılır. U manometre, U şeklinde kıvrılmış, cam veya plastik gibi malzemelerden yapılmış dairesel kesitli şeffaf bir borudur. Boru içerisine ölçüme uygun olarak, cıva veya su konulmuştur. Ölçüme başlanmadan önce her iki kolda bulunan sıvı yüksekliği aynıdır. Basıncı ölçülecek gazın bulunduğu kap manometrenin bir koluna bağlanırken; diğer kol referans olarak atmosfere açık bırakılır. Basıncı ölçülecek gaz, sıvı üzerine basınç yaparak manometrenin her iki tarafındaki sıvı düzeyleri arasında yükselti farkı meydana getirir. U 23 manometrelerde meydana getirilen bu yükselti farkı ile gaza ait basınç yada basınç farkı ölçülebilir.
U manometrenin yapısı Seviyeler arasındaki toplam fark h, basıncı ileten akışkan yoğunluğu ρ f, manometrede kullanılan sıvının yoğunluğu ρ m ve yerçekimi ivmesi g ise basınç farkı; p a ghρ m = p ghρ f p p a = gh(ρ m ρ f ) Havanın yoğunluğu ρ hava = 1,2028636 kg/m 3 Suyun yoğunluğu ρ su = 1000kg/m 3 24
Bourdon tüpleri, basınç ölçümünde en çok kullanılan yapılardır. Metal alaşım çelik veya prinç malzemelerden yapılmış ve bir ucu basınç ölçümü için açık diğer ucu kapalı eliptik şekilde bükülmüş C şekilli boru yapıdadırlar. Açık ucundan basınç yada vakum uygulandığında ucu açılarak (basınç) yada büzülerek (vakum) şekil değişimine uğrar. Bourdon tüpüne basınç veya vakum uygulandığında şekilde görüldüğü gibi elastik bir şekil değişimi meydana gelir. Borunun açık ucunun değişimi yay ve dişli mekanizmalarla dönme olarak ibreye yada elektriksel sinyale dönüştürülmek amacıyla algılayıcıya iletilir. 25
26
Basınç ölçümü; metallerin gerilmeye bağlı olarak boyunun uzaması ve buna bağlı olarak direncinin değişimine indirgenerek gerçekleştirilebilir. Bir strain-gauge (gerilme ölçer); direnci uygulanan gerginliğin fonksiyonu olan bir rezistif elastik algılayıcıdır. Bir silikon diyafram basınç algılayıcısı, elastik malzeme olarak ince silikon diyafram ve diyaframın içine dağıtılarak yerleştirilmiş katkı malzemelerinden yapılmış strain-gauge dirençlerinden oluşur. 27
Dirençteki değişim, uygulanan gerginlikle ve akabinde de uygulanan basınçla orantılıdır. Dirençler diyafram üzerinde boyuna ve enine katsayılar ters polariteye sahip olacak şekilde yerleştirilir. Bu yüzden dirençler zıt yönlerde değişir. Tipik olarak bir Wheatstone Köprüsü devresine bağlanabilirler. Genel olarak mutlak, fark, vakum ölçümü ve kalibrasyon için kullanılırlar. 28
Doğada bulunan kuvars, turmalin gibi bazı cisimlerde, basınç veya şekil değişikliği sonucu meydana gelen elektrik olayına Piezoelektrik denir. Piezoelektrik, kristal yapıdaki cisimlerin kendilerine dışarıdan uygulanan basınç miktarı ile orantılı olarak elektrik üretme özelliği olarak da açıklanabilir. İki ucundan basınç uygulanan kristal yapının yine bu iki ucu arasında potansiyel farkı (voltaj) ölçülebilir. Aynı şekilde, bu işlemin tersi de geçerlidir. Yani dışarıdan voltaj verildiğinde kristal yapının şekli az da olsa değişir. Bu özellikten yararlanılarak basınç ölçümü yapılabilir. 29
30 IŞIK ÖLÇÜMÜ
IŞIK ÖLÇÜMÜ Işık yada görülebilir ışık; görme işleminden sorumlu insan gözü ile görülebilen elektromanyetik radyasyondur. Görülebilir ışığın dalga boyu 380nm ile yaklaşık 740nm ve frekansı yaklaşık 405THz ile 790THz aralığındadır. Fizikte ışık terimi bazen görünen yada görünmeyen herhangi bir elektromanyetik dalgadan bahsederken de kullanılır. Işık Birimleri Bir Fotonun Enerjisi: Işık çok küçük enerji paketleri halinde yayılır. Işığı oluşturan enerji paketlerin her birine foton denir. Bir fotonun enerjisi dalga boyuyla ters, frekans ile doğru orantılıdır. E foton = h.c λ = h. f burada; h = 6,62.10-34 js (Planck sabiti) c = 3.10 8 m/s (ışığın boşluktaki hızı) 1 = ışığın dalga boyu (m) f = ışığın frekansı (s -1 ) 31
Elektromanyetik tayf (spektrum) 32
Fotonun enerji birimi formülden E = h. f den E = joule. s. (s 1 ) ve E nin birimi joule olarak bulunur. 1eV; Bir elektronun, boşlukta, bir voltluk elektrostatik potansiyel farkı katederek kazandığı kinetik enerji miktarıdır. 1eV = 1,6.10-19 joule' dir. Aydınlanma Işık kaynağından çıkan ışınlar bütün yönlerden yayılırken doğrudan doğruya veya dolaylı olarak ulaştıkları yüzeyleri aydınlatır. Bir yüzeydeki aydınlanma ışık kaynağının şiddetine, yüzeyin kaynağa olan uzaklığına ve ışığın yüzeye geliş açısına göre değişir. 33
Işık şiddeti; bir ışık kaynağından birim katı açı (solid angle) içerisinde yayılan ışık akısının bir ölçüsüdür. Işık akısı dendiği zaman, kaynaktan yayılan toplam akı, ışık şiddeti dendiği zaman ise bir steradyanlık katı açı içerisindeki akı kastedilir. MKS sistemi içerisinde ışık akısının birimi lümen, ışık şiddetinin birimi ise candela (kandela) dır. lumen lm ile kandela cd ile gösterilir. Kandela (Candela); bir atmosfer (101325N/m 2 ) basınç altında ve platinin ergime sıcaklığındaki (1769 C) bir siyah cismin 1/60000m 2 büyüklüğündeki yüzeyinin kendisine dik olan bir doğruda verdiği ışık şiddetine denir. I sembolü ile gösterilir. Candela yedi temel birimden biridir. 34
Işık akısı; bir fiziksel niceliktir ve insan gözünün algıladığı ışık gücünün miktarını ifade eder. Bu tariften de anlaşıldığı gibi, ışık akısı hem ışınım yapan kaynağın gücüne hem de insan gözünün özelliğine bağlıdır. SI birimi MKS sisteminde lümen dir ve lm kısaltmasıyla gösterilir. Lümen; ışık şiddeti 1candela (cd) olan bir nokta kaynaktan bir metre uzaklıkta, ışınlara dik olarak konmuş 1m 2 lik yüzeye gelen ışık akısıdır. 35
Aydınlanma şiddeti yada aydınlanma (ışık akısı yoğunluğu); kaynakla değil, aydınlanan yüzeyle ilgili bir niceliktir ve birim alan üzerine dik olarak düşen ışık akısı anlamına gelmektedir. Birimi lüks tür ve lx(lm/m 2 ) kısaltmasıyla gösterilir. Başka bir ifadeyle aydınlanan bir yüzeyin 1m 2 'sine, bu yüzeyi aydınlatan ışık kaynaklarından gelen ışık akılarının toplamıdır. Aydınlatma şiddeti = E = φ A olarak hesaplanır. Işık şiddeti ile aydınlatma şiddeti arasında; E = I r2 bağıntısı vardır. I şiddetindeki bir kaynaktan birim yüzeye dik gelen ışık şiddeti I ise yüzeyle α açısı yaparak gelen ışınların yüzeye dik bileşeni I. cosα olur. Bu durumda aydınlanma şiddeti; E = I.cosα r2 olarak hesaplanır. 36
Gündüz ışığının oluşumunda iklimlerin mevsimlerin, hava koşullarının sürekli değişkenliği unutulmamalıdır Gündüz ışığının mevsimlere ve hava koşullarına göre farklı çokluğu ve dağılışı aydınlatma sorunların çözüm getirecek kişinin denetimi altında değildir, ayrıca gündüz ışığının yapıların mimari planlamasında önemi büyük olmuştur. Aydınlatma şiddeti açık havada gündüzleri 2.000-100.000 lüks arasında, geceleri ise 50-500 lüks arasında değişmektedir. Hava Durumu Yaz aylarında güneşte (saat 12) Yaz aylarında bulutlu havada (saat 12)1 Yaz aylarında oda pencere önünde (saat 12) Yaz aylarında odada içerilerde (saat.12) Dolunaylı gecede Aydınlık Düzeyi 100.000lüks 18.000lüks 2.500lüks 300lüks 0,25lüks Berrak yeni doğmuş ayda 0,01lüks 37
Mekân Tipi Aydınlık Aydınlık Şiddeti Mekân Tipi Şiddeti (Lux) (Lux) Sınıflar 500 Banyolar 100 Yatak Odaları 50 Mağazalar 300 Oturma Odaları 100 Süper marketler 750 Merdivenler 100 Bekleme Mutfaklar 300 Salonları 200 Kütüphaneler 500 Tekstil Atölyeleri 750 Laboratuvarlar 500 Genel Ofisler 500 38
39
40
Işık Seviye Ölçü Aletleri İnsanların daha verimli olması için bulundukları ve çalıştıkları yerin aydınlığının iyi olması gerekir. İyi bir aydınlatma için mekânların aydınlık şiddeti uluslararası standartlarla belirtilmiştir. Aydınlık şiddetini ölçmek için lüksmetreler kullanılır. Lüksmetrenin yapısında foto elektrik pil ve galvanometre bulunur. Foto elektrik pil, ışığa duyarlı kimyasal metallerden yararlanılarak yapılmıştır. Bu metaller üzerine ışık düştüğü zaman elektriksel olaylar başlar ve bir emk oluşur. Bu gerilim galvanometreyi çalıştırır. Lüks cinsinden taksimatlandınlmış galvanometre skalası sapar ve bir değer gösterir. Aletin göstergesi, foto eleman üzerine gelen ışık şiddeti ile orantılıdır. 41
Lüksmetreyi kullanırken göz önünde bulundurulması gereken hususlar: Lüksmetre, ışığın geliş açısına göre dik tutulmalıdır. Ölçme kademesi en küçük ölçme kademesinden başlanarak büyütülmelidir. Ölçme sırasında lüksmetre üzerine herhangi bir gölge düşmemelidir. Işığı yansıtan maddelerde ölçüm yapılırken uzak mesafeden yapılmalıdır. Ölçüm bittikten sonra lüksmetre mutlaka aydınlık olmayan bir yerde korunmalıdır. Lüksmetre ile ölçüm yapılırken ölçüm yapılan yerin değişik noktalardan ölçümleri yapılmalıdır. Geniş bir yüzeyin aydınlanma şiddeti ölçülecekse değişik noktalardan ölçmeler yapıp ortalaması alınmalıdır. 42
Ses Ölçümü Ses, atmosferde canlıların işitme organları tarafından algılanabilen periyodik basınç değişimleridir. Fiziksel boyutta ses, hava katı sıvı veya gaz ortamlarda oluşan basit bir mekanik düzensizliktir. Bir maddedeki moleküllerin titreşmesi sonucunda oluşur. Ses, desibelmetre ile ölçülür. Desibel(dB), belirli bir referans güç ya da miktar seviyeye olan oranı belirten genelde ses şiddeti için kullanılan logaritmik ve boyutsuz bir birimdir. Sesin yayılması için maddesel ortama ihtiyaç vardır. Yani boşlukta ses yayılmaz. Ses dalgalar halinde yayılır. Ses kaynağından çıkan ses maddenin taneciklerini titreştirir. Bu nedenle ses yayılır. Ses dalgasının her bir tam devrinde bir sıkışma ve bir seyrekleşme serisi vardır. 43
Ses, tanecikler halinde yayılır, tanecikler ne kadar sık ise o kadar hızlıdır. Sesin yayılma hızı sırasıyla katıdan sıvıya, sıvıdan gaza azalır. Hız(V) = uzaklık(d)/süre(t) biçiminde gösterilen genel hız formülü aslında teorik bir değer niteliği taşımamaktadır. Çünkü bu formülde göz önüne alınmayan dış faktörler, ses dalgalarının hızı üzerinde bir dizi etkiler yaratır. Örneğin rüzgâr sesi uzaklara taşır, gece ve gündüzün sıcaklık farkları ses dalgalarını etkiler. Ses dalgaları katılarda yaklaşık olarak 5000 m/s hızla yayılır. Suda 1453 m/s hızla yol alır. Havada yaklaşık 340 m/s yol alır. 20 C de 343,2m (1235,52 km/h) dir. Çeşitli frekanslarda sinüsoidal dalgalar; alttaki dalgalar üstteki dalgalardan daha yüksek frekansa sahiptir. 44
Bell X-1, orijinal adıyla XS-1 insanlı (Chuck Yeager) sesten hızlı uçan ilk uçak (19 Ocak 1946) 1. Ses altı 2. Ses hızında Mach 1=1235km/h 3. Ses üstü 4. Şok dalgası 45
Ses kaynakları Ses veren her madde bir ses kaynağıdır. Sesler kaynaktan aldığı enerjilerle titreşerek yayılırlar. Titreşen cisimler esnek olup sesi oluşturur. Esnek olan cisimler ses dalgaları meydana getirebilir ve ses dalgalarını iletebilir. Ses mekanik dalga olduğu için yayılması için bir ortama ihtiyaç duymaktadır. Ses dalgaları ortamlarda sıkışma ve genleşme şeklinde boyuna ilerleyen dalgalardır. Ses dalgalarının basıncı olup girişim sunucu vuru oluştururlar. Ses kaynakları ikiye ayrılır bunlar doğal ses kaynakları ve yapay ses kaynaklarıdır. Doğal ses kaynakları; Yağmur, rüzgâr, su akıntıları, gök gürültüsü, canlı sesleri, doğa sesleri gibi kendiliğinden ses çıkaran ses kaynaklarıdır. Yapay ses kaynakları; Makina, enstrüman gibi üretilmiş araç-gereçler yapay ses kaynaklarıdır. 46
Sesin bir frekansı, boyu, periyodu ve hızı bulunmaktadır. Sesin birim zamandaki (genellikle saniye) titreşim sayısına "frekans" denir. Birimi ise Hertz (Hz) dir. Dalga boyu, bir ses dalgasının oluşması için sesin aldığı yoldur. Sesin hızı normal koşullarda; havada 340, tahtada 4000-6000, suda 3000-5000, çelikte ise 8000m/s dir. Ses boşlukta yayılmaz. Çünkü titreşen bir cismin sıkışıp genleşmesine yol açabilecek atom ya da molekül gibi tanecikler yoktur. Ses beri ya da infrasound (infrasonik) olarak nitelendirilen ses frekansları, 20 Hz den az olurlar. Böylece insan kulağının duyamayacağı kadar düşük, fakat hava basıncı değişiklikleriyle oluşan ses dalga frekanslarından daha yüksektirler. 47
İnsan kulağının teorik olarak 20Hz ile 20000Hz arasını duyduğu söylense de, en iyi 250Hz ve 3000Hz arasındaki konuşma frekansı bölgesini duyar. Hayvanlar, insanların duyamadığı ses frekanslarını bile algılayabilirler. Örneğin fillerin ayağında çok alçak frekansları algılayan doğal alıcılar vardır. Ses öte ya da ultrasound (ultrasonik), insan kulağının duyamayacağı çok yüksek frekanstaki seslere verilen addır. Frekansı 20.000 Hz'in üstündedir. Hayvanlar 20.000 Hz den yukarısını duyabilirler. Francis Galton (1822-1911) köpeklerin bu özelliğinden yararlanarak Galton Köpek Düdüğünü tasarlamıştır. Sadece köpeklerin duyabileceği frekanslardaki sesleri veren bu düdük köpek terbiyeciliğinde ve istenmeyen köpeklerin uzak tutulmasında kullanılmaktadır. Frekansı 16000 ile 22000 Hz arasındadır. Uygulamada bu kadar yüksek sıklığa sahip ses, 48 insan kulağı tarafından duyulamamaktadır.
49 Ses seviyeleri ve bunlara karşılık gelen ses basıncı ve şiddet tablosu
KAYNAKLAR 1. NACAR, A. Mahmut; Elektrik-Elektronik Ölçmeleri ve İş Güvenliği 2. ANASIZ, Kadir; Elektrik Ölçü Aletleri ve Elektriksel Ölçmeler; MEB Yayınları 3. MEGEP; Fiziksel Büyüklüklerin Ölçülmesi; Ankara 2011 4. MEGEP; Elektriksel Büyüklüklerin Ölçülmesi; Ankara 2011 5. www.transcat.com New International Safety Standards for Digital Multimeters 6. www.wikipedia.org 7. http://320volt.com/ 50