Derin suda
hızlı
sığ suda yavaş
Dalgaların ortamlardaki yayılma hızları sadece ortam özelliklerine bağlıdır. Derin su ortamlarında dalgaların hızı, sığ ortamdaki hızına göre daha büyüktür. Bu ünitede derinlik–hız–dalga boyu ilişkisi, stroboskopla ölçüm ve kırılma var.
Yapılan deneylerde su dalgalarının yayılma hızının su derinliğine bağlı olarak değiştiği gözlenmiştir.
Dalgaların ortamlardaki yayılma hızları sadece ortam özelliklerine bağlıdır. Derin su ortamlarında dalgaların hızı, sığ ortamdaki hızına göre daha büyüktür.
Frekansları ise kaynağa bağlı olup kaynaklar eşit frekanslı olduğu için dalgalarının frekansları eşittir: fderin = fsığ. Bu yüzden v = λ · f bağıntısında hız değişince dalga boyu değişmek zorundadır.
Bir dalga leğeninde bir bölüm sığ bir bölüm derin olarak düzenlenirse sığ bölgedeki dalga boyu ve hız daha küçük, dalgalar derin bölgeye geçince hız ve dalga boyu daha büyük olarak gözlenir.
Bir dalga leğeninde derinlik düzenli artırılarak sabit frekanslı dalgalar gönderilirse dalga boyu ve hız büyüklüğü giderek artar: v₂ > v₁.
Derinlik değiştiğinde hız ve dalga boyu birlikte değişir; frekans ve periyot asla değişmez çünkü onları kaynak belirler. Sınavda en sık yapılan hata, sığ bölgede dalgaların sıklaştığını görüp "frekans arttı" demektir.
Doğrusu şudur: frekans aynıdır, dalga boyu küçülmüştür. Şeritler sıklaşmış görünür çünkü λ = v/f ve sığ bölgede v küçülmüştür.
Stroboskop, üzerinde n tane yarık bulunan ve merkezi etrafında dönebilen dairesel bir levhadan ibarettir.
Stroboskobun yarıkları arasından su dalgalarına bakıldığında ardışık iki yarık yine ardışık iki dalga ile eşleştiği anda su dalgaları duruyormuş gibi görünür.
Bu anda dalgalar hareketsiz duran dalgalar gibi göründüğü için dalga boyu kolaylıkla ölçülebilir.
Dalganın frekansı fd, stroboskobun fs, stroboskoptaki yarık sayısı n ise bunlar arasında fd = fs · n bağıntısı vardır.
NOT: Stroboskopların yarık sayılarının farklı olması dalganın ölçülen frekans ve dalga boyunu etkilemez.
Ortam değiştiren su dalgalarının doğrultularını değiştirmesine dalganın kırılması denir. Dalgaların doğrultusu değişirken hızları ve dalga boyları da değişir.
Sığ ortamdan derin ortama doğru gönderilen KOL doğrusal atmasının O noktası derin ortama ulaştığı anda dalganın OK bölümü hızlanarak öne geçer.
Dalganın bir ucu hızlanıp diğeri hâlâ yavaş ilerlediği için cephe döner — kırılmanın sebebi tam olarak budur.
Gelen dalganın ayrım yüzeyi ile yaptığı açı olan i açısına gelme açısı, kırılan dalganın ayrılma yüzeyi ile yaptığı r açısına da kırılma açısı denir. Sığ ortamdaki gelme açısı (i), derin ortamdaki kırılma açısı (r) değerinden küçüktür (r > i).
Dalgaların ilerleme doğrultusu ortamları ayıran yüzeye dik olursa dalgalarda kırılma gözlenmez, fakat dalgaların hızları ve dalga boyları değişir.
| Büyüklük | Yansımada (sabit derinlik) | Sığ → Derin geçişte | Derin → Sığ geçişte |
|---|---|---|---|
| Hız (v) | Değişmez | Artar | Azalır |
| Dalga boyu (λ) | Değişmez | Artar | Azalır |
| Frekans (f) | Değişmez | Değişmez | Değişmez |
| Periyot (T) | Değişmez | Değişmez | Değişmez |
| Doğrultu | i = r ile geri döner | Normalden uzaklaşır (r > i) | Normale yaklaşır (r < i) |
| Dik gelişte | Aynı doğrultuda geri döner | Kırılma gözlenmez, hız ve λ değişir | Kırılma gözlenmez, hız ve λ değişir |
Bir su dalgası sorusunda önce derinlik değişiyor mu diye bak. Değişmiyorsa v, λ, T sabittir — soru yansıma sorusudur. Değişiyorsa v ve λ değişir, f değişmez ve derin taraftaki açı daima büyüktür. Dalga yüzeye dik geliyorsa doğrultu değişmez ama hız ve dalga boyu yine de değişir.
Rastgele gelen durumu oku, doğru sonucu seç. Yanıtın ardından açıklama gelir.
Derinlik–hız ilişkisini görmek için laboratuvara gerek yok; deniz kıyısı bu deneyin kendisidir.
Kıyıya yaklaşan dalganın sığ tarafa denk gelen ucu yavaşlar, derindeki ucu hızlı gitmeye devam eder; cephe döner. Ortam değiştiren su dalgalarının doğrultularını değiştirmesine dalganın kırılması denir.
Su sığlaştıkça hız düşer; frekans kaynağa bağlı olduğu için değişmez, dolayısıyla λ = v/f gereği dalga boyu küçülür. Sığ bölgedeki dalga boyu ve hız daha küçüktür.
Sığ bölümden derin bölüme geçen dalgayı izle: dalgalar derin bölgeye geçince hız ve dalga boyu daha büyük olarak gözlenir. Şeritler arası açılır.
Stroboskobun yarıkları arasından su dalgalarına bakıldığında ardışık iki yarık yine ardışık iki dalga ile eşleştiği anda su dalgaları duruyormuş gibi görünür ve dalga boyu kolaylıkla ölçülebilir.
Kamera saniyede belirli sayıda kare çeker; tekerlek her karede neredeyse aynı konuma gelirse duruyormuş ya da geri dönüyormuş gibi görünür. Stroboskopun dalgayı durdurması da aynı eşleşme mantığıdır.
Kıyıya yaklaşan dalganın hızı ve dalga boyu küçülür; taşıdığı enerji aynı kaldığı için dalga dikleşir ve kırılıp köpürür. Sörfçülerin beklediği tam olarak bu bölgedir.
Dalgaların ilerleme doğrultusu ortamları ayıran yüzeye dik olursa dalgalarda kırılma gözlenmez, fakat dalgaların hızları ve dalga boyları değişir. Yani doğrultu aynı kalır, dalga yine yavaşlar.
Leğenin bir bölümünün altına cam levha konursa orası sığ bölge olur. Bir dalga leğeninde derinlik düzenli artırılarak sabit frekanslı dalgalar gönderilirse dalga boyu ve hız büyüklüğü giderek artar.
1) Derinlik değişti mi? 2) Değiştiyse v ve λ aynı yönde değişir, f ve T asla değişmez. 3) Açılarda derin taraftaki açı büyüktür; dik gelişte kırılma yoktur.
30 sorudan oluşan bu test ile "Su Dalgalarının Hızı ve Kırılması" ünitesini ne kadar kavradığını gör. Her sorudan sonra anında geri bildirim alacaksın.
Dalgaların ortamlardaki yayılma hızları sadece ortam özelliklerine bağlıdır.
Derin su ortamlarında dalgaların hızı, sığ ortamdaki hızına göre daha büyüktür.
Derin su ortamında hem hız hem de dalga boyunun daha büyük olduğu gözlenir.
Frekanslar kaynağa bağlı olup kaynaklar eşit frekanslı olduğu için dalgaların frekansları eşittir.
Derinlik düzenli artırılarak sabit frekanslı dalgalar gönderilirse dalga boyu ve hız büyüklüğü giderek artar.
Stroboskop, üzerinde n tane yarık bulunan ve merkezi etrafında dönebilen dairesel bir levhadan ibarettir.
Ardışık iki yarık ardışık iki dalga ile eşleştiği anda su dalgaları duruyormuş gibi görünür ve dalga boyu kolaylıkla ölçülebilir.
f_d dalganın frekansı, f_s stroboskobun frekansı, n yarık sayısıdır.
Stroboskopların yarık sayılarının farklı olması dalganın ölçülen frekans ve dalga boyunu etkilemez.
Ortam değiştiren su dalgalarının doğrultularını değiştirmesine dalganın kırılması denir; hızları ve dalga boyları da değişir.
Sığdan derine gönderilen KOL atmasının O noktası derin ortama ulaştığı anda OK bölümü hızlanarak öne geçer.
Sığ ortamdaki gelme açısı (i), derin ortamdaki kırılma açısı (r) değerinden küçüktür.
İlerleme doğrultusu ayırıcı yüzeye dik olursa kırılma gözlenmez, fakat hızlar ve dalga boyları değişir.