Fizik

Yay Dalgaları

Yay dalgalarını anlamak için öncelikle dalganın ne olduğunu bilmemiz gerekiyor. Bu yüzden önce dalgalar ile ilgili temel kavramları inceleyelim.

Dalgalarla İlgili Temel Kavramlar

Esnek bir ortamda meydana getirilen şekil değişimine dalga, bu dalganın esnek ortamda yayılmasına da dalga hareketi denir. Dalgaların yayılabileceği ortam­lara esnek ortam denir. Su, hava, sarmal yay gibi ortamlar esnek ortamlardır.

Dalga, titreşim hareketi ile ortama aktarılan enerjinin, bir yerden başka bir yere iletilirken esnek ortamda olu­şan şekil değişimidir. Dolayısıyla dalga hareketi enerji­nin yayılması ile ilgili yollardan birisidir. Dalgalar enerji taşır.

Atma

Esnek ortamda kısa süreli (anlık) oluşturulan sarsıntı­ya atma denir. Uçlarından gerilmiş yayı, yay doğrultusuna dik olarak yukarı doğru çekip tekrar indirirsek baş yukarı atma el­de ederiz. Yay aşağı çekilip tekrar kaldırılırsa baş aşa­ğı atma elde ederiz.

Genlik

Tepe veya çukur­ların denge konu­muna olan uzaklı­ğına genlik denir. Şekildeki dalganın genliği r kadardır. Yayın ucunun ne kadar fazla kaldırıp indirirsek genlik o kadar büyük olur. Genliği büyük olan dalga daha fazla enerji taşır.

yay dalgasında genlik ve genişlik

Genişlik

Atmanın uç ve son kısmı arasındaki uzaklığa genişlik denir. Genişlik dal­ganın hızına ve uç atmayı oluşturma süresine bağlıdır. Yayın ucunu hızlı kaldırır indirirsek genişlik küçük, yavaş kaldırır indirir­sek atmanın genişliği büyük olur. Şekilde atmanın ge­nişliği a kadardır.

Bir Tam Dalga

Esnek ortamda oluşturulan biri­si baş yukarı diğeri baş aşağı olan art arda iki atmaya bir tam dalga denir.

Periyodik Dalgalar

Esnek ortamda, eşit zaman aralıklarında art arda üre­tilen tam dalgalara periyodik dalgalar denir. Aşağıda­ki şekilde ipin ucu eşit sürelerle aşağı yukarı sürekli hareket ettirilirse periyodik dalgalar elde edilir.

Frekans

Birim zamanda üretilen dalga sayısına frekans denir, f ile gösterilir. Birimi s-1 veya Hz (Hertz) dir.

Bir tam dalganın oluşması için geçen süreye periyot denir. Ya da bir noktadan art arda iki tepe veya iki çu­kurun geçmesi için geçen süreye periyot denir. T ile gösterilir, birimi saniyedir.

T ile f arasında T.f = 1 bağıntısı vardır.

Periyodik bir dalganın frekansı, dalga kaynağının frekansına eşittir. Kaynağın frekansı değişmediği sürece dalganın frekansı değişmez. Ortam değişti­ren dalganın frekansı ve periyodu değişmez.

Dalga Boyu

Art arda gelen iki dalga tepesi ya da çukuru ara­sındaki uzaklıktır. Ya da dalganın bir periyotluk sürede aldığı yoldur. Bi­rimi metredir.

dalga boyu

Atmanın İlerlemesi

Sarmal bir yayın üzerinde oluşturulan atma sağa doğ­ru ilerlerken, yay üzerindeki noktaların hareket yönleri yukarı doğru olur.

dalganın ilerlemesi

Atmaların ön kısmı den­ge konumundan yukarı kalkarken, arka kısımları denge konumuna gelir.

dalganın ilerleme yönü

Şekildeki K ve L atmala­rının uçlarındaki oklardan faydalanılarak hareket yön­leri belirlenir. Dalgaların bazı temel özellikleri atmalar üzerinde incelenemez. Çünkü atma kısa süreli bir şe­kil değişikliğidir. Atmanın dalga boyu, periyot ve fre­kansından bahsedilemez. Fakat atmanın genlik ve ge­nişliğinden bahsedilebilir.

Enine Dalgalar

Atmanın ilerleme doğrultusuyla tit­reşim doğrultusu birbirine dik ise, bu tür at­malara enine atmalar denir. Örneğin; yay, su, ışık dalgaları ve elektromanyetik dalgalar enine dalga­lardır.

Boyuna Dalgalar

Atmanın ilerleme doğ­rultusuyla titreşim doğrultusu aynı ise, bu tür atmalara boyu­na atma denir. Balis­tik yaydaki dalgalar ve ses dalgaları bo­yuna dalgalardır. Es­nek sarmal yaylarda hem enine hem de boyuna dalgalar oluş­turulabilir.

Atmaların Yayılma Hızı

Yay dalgalarının sarmal yay, tel, ip ve lastik gibi esnek ortamlarda yayılma hızı, atmanın birim zamanda aldığı yola göre hesaplanır. Esnek yay üzerinde ilerleyen dalganın her hangi bir noktasının birim zamandaki yer değiştirmesine dalganın yayılma hızı denir.

Bir atmanın yayılma hızı, yayı geren F kuvvetine ve yayın birim uzunluktaki kütlesine bağlıdır. Hız, dalganın genlik ve genişliğine ya da dalganın şek­line bağlı değildir. Sürtünmelerin ve ortam dirençleri­nin ihmal edildiği ideal esnek yaylarda, dalgaların ya­yılma hızı,

v = √(F/μ) bağıntısıyla bulunur.

Burada F yayı geren kuvvet, μ ise yayın birim uzunluğunun kütlesidir. Bağıntıdan da anlaşılacağı gibi, bir atmanın ilerleme hızı yayı geren F kuvvetinin karekökü ile doğru, yayın birim uzunluğunun karakökü ile ters orantılıdır. 

Ayrıca aynı kuvvetle gerilen yaylarda oluşturulan at­malardan ağır yaydaki atmanın hızı, hafif yaydaki at­manın hızından daha küçüktür. Yumuşak yaydaki at­manın hızı sert yaydaki atmanın hızından büyüktür.

Dalga boyu, hız ve periyot arasında λ = v.T bağıntısı vardır.