Ses Boşlukta Neden İlerlemez?
Ses, bir kaynağın titreşimiyle oluşan ve maddi ortamdaki taneciklerin titreşimleriyle aktarılan mekanik bir dalgadır. Boşlukta bu aktarımı sağlayacak yeterli tanecik bulunmadığı için ses kulağa ulaşamaz. Bu nedenle ses kaynağının bulunması tek başına duyulmak için yeterli değildir.
Bu yazıda (4)
Bir cismin titreşmesi ses oluşturabilir; ancak sesin duyulabilmesi için bu titreşimin bir ortam üzerinden kulağa taşınması gerekir. Boşlukta aktarımı sağlayacak madde tanecikleri bulunmadığından ses kaynağı olsa bile ses ilerlemez.
Sesin Mekanik Dalga Olması
Ses, bir kaynaktan çevresine doğru yayılan madde titreşimidir. Bu nedenle ses bir mekanik dalgadır: İlerlemesi için hava, su ya da katı bir madde gibi taneciklerden oluşan maddi bir ortam gerekir. Işık gibi boşlukta kendi başına ilerleyebilen bir yayılma türü değildir.
Ses kaynağı titreştiğinde, hemen yanındaki ortam taneciklerini de titreştirir. Bu tanecikler bir süre denge konumları çevresinde hareket ederek enerjiyi komşu taneciklere aktarır. Böylece taneciklerin kendisi kaynaktan kulağa kadar gitmeden, titreşim ve enerji ortam boyunca ilerler. Havadaki ses yayılırken taneciklerin birbirine yaklaştığı sıkışma bölgeleri ve birbirinden uzaklaştığı seyrekleşme bölgeleri oluşur. Bu düzenli basınç değişimleri ses dalgasını meydana getirir.
Örneğin titreşen bir tel, çevresindeki havayı sırayla sıkıştırıp seyrekleştirir. Havadaki bu hareket kulağa ulaştığında kulak zarı da titreşir ve işitme süreci başlar. Telin titreşimi ile kulağın titreşmesi arasında aktarımı sağlayan unsur havadaki taneciklerdir; ortam ortadan kaldırılırsa bu aktarım zinciri kurulamaz.
Sesin Oluşması ile Yayılması Arasındaki Fark
Sesin oluşması, bir kaynağın titreşerek çevresinde bir etki meydana getirmesidir. Sesin yayılması ise bu etkinin, maddi ortamdaki taneciklerin titreşimleri aracılığıyla kaynaktan uzak bölgelere taşınmasıdır. Bu iki olay birbiriyle bağlantılıdır fakat aynı şey değildir.
Bir cismin titreşmesi yalnızca başlangıç koşulunu sağlar. Kaynağın titreşimi, yakınındaki taneciklerde basınç değişimleri oluşturur; bu tanecikler de komşularını etkileyerek enerjiyi aktarır. Yayılmanın gerçekleşmesi için kaynak ile alıcı arasında kesintisiz bir maddi ortam bulunmalıdır. Ortamda tanecikler olsa bile ses enerjisi ilerledikçe yayılabilir ve bir bölümü nesneler tarafından soğurulabilir; yine de temel aktarım mekanizması taneciklerin titreşimidir.
İnsan sesi bu ayrımı gösterir. Akciğerlerden gelen hava, ses tellerini titreştirerek boğaz ve ağız çevresinde ses oluşturur. Bu sesin başka bir kişinin kulağına ulaşması için aradaki havanın titreşimi taşıması gerekir. Ses telleri titreşse bile aradaki ortam boşaltılırsa kaynakta oluşan titreşim dinleyiciye taşınamaz. Dolayısıyla “kaynak titreşiyor” demek, “ses mutlaka duyulur” anlamına gelmez.
Boşlukta Sesin Yayılmasını Sağlayacak Taneciklerin Bulunmaması
Boşluk, ses enerjisinin bir tanecikten diğerine aktarılmasını sağlayacak yeterli maddenin bulunmadığı ortamdır. Ses dalgası, ortam taneciklerinin sırayla titreşmesine dayandığı için vakumda ilerleyemez. Buradaki temel sorun ses kaynağının titreşememesi değil, bu titreşimi taşıyacak taneciklerin bulunmamasıdır.
Bir ses kaynağı boşlukta titreşse bile çevresinde onu izleyecek hava ya da başka bir madde taneciği yoksa sıkışma ve seyrekleşme bölgeleri oluşarak dışarı doğru ilerleyemez. Enerji, kaynaktan kulağa doğru aktarılacak bir zincir bulamaz. Bu nedenle boşlukta bulunan bir çanın tokmağı hareket etse veya başka bir cisim titreşse bile dışarıdaki gözlemci bunu ses olarak duyamaz. Aynı kaynak, hava bulunan kapalı bir ortamda çalıştırıldığında ise hava tanecikleri titreşimi taşıyabildiği için ses duyulabilir.
Uzay aracının içinde hava bulunduğundan astronotlar birbirleriyle ve araçtaki cihazlarla ses yoluyla iletişim kurabilir. Aracın dışında ise sesin ilerlemesini sağlayacak hava bulunmadığı için doğrudan ses duyulmaz; iletişim için elektriksel sinyaller ve uygun iletişim sistemleri kullanılır. Katı, sıvı ve gaz ortamlarda sesin yayılma hızlarının karşılaştırılması ayrı bir konudur.
Ses Kaynağı, Yayılma Ortamı ve Alıcı İlişkisi
Sesin duyulması için üç unsur birlikte gerekir: titreşen bir ses kaynağı, titreşimi taşıyacak maddi bir ortam ve bu titreşimi algılayacak bir alıcı. Kaynak titreşim üretir, ortam bu titreşimin enerjisini aktarır, alıcı ise ulaşan titreşimleri algılar. Bu zincirin herhangi bir halkası eksikse ses duyulmaz.
Kulak, ses dalgasının ulaştığı alıcıdır. Ortamdaki basınç değişimleri kulak zarına kuvvet uygular ve kulak zarını titreştirir. Orta kulaktaki yapılar bu mekanik titreşimleri iç kulağa aktarır; iç kulaktaki sıvı ve özel duyu hücreleri de hareketi sinir sinyallerine dönüştürür. Beyin bu sinyalleri ses olarak yorumlar. Böylece sesin duyulması, yalnızca kaynağın varlığına değil, kaynaktan kulağa kadar uzanan aktarım yoluna bağlıdır.
Örneğin konuşan kişinin ses telleri kaynak, odadaki hava yayılma ortamı, dinleyen kişinin kulağı ise alıcıdır. Konuşan kişi ile dinleyici arasındaki hava büyük ölçüde ortadan kaldırılırsa ses tellerinde oluşan titreşim devam etse bile kulak zarına ulaşacak basınç değişimleri oluşmaz. Bu yüzden boşlukta ses kaynağı bulunması, sesin duyulması için tek başına yeterli değildir.
Bir hoparlörün önüne elinizi yaklaştırdığınızda müzikle birlikte titreşimi hissedebilirsiniz; hoparlör bu titreşimi havaya aktarır ve hava da kulağınıza taşır. Hoparlör ile kulak arasındaki hava kaldırılırsa bu aktarım gerçekleşmez.
Sesin mekanik dalga olması, boşlukta yayılmamasının temel nedenidir. Sorularda ses kaynağının titreşmesi ile sesin ortamda yayılmasını ayrı değerlendirmek gerekir; kaynak mevcut olsa bile maddi ortam yoksa alıcıya ses ulaşmaz.
Sık sorulan sorular
Ses boşlukta hiç oluşmaz mı?
Titreşen bir kaynak boşlukta da bulunabilir ve titreşebilir; ancak bu titreşimi dışarı taşıyacak tanecikler olmadığı için ses dalgası kulağa ulaşmaz.
Sesin duyulması için neden yalnızca ses kaynağı yeterli değildir?
Kaynak titreşimi başlatır, fakat bu titreşimin kulağa ulaşması için arada maddi bir ortam bulunmalıdır. Alıcı da ulaşan titreşimleri algılamalıdır.
Uzay aracının içinde ses neden duyulabilir?
Uzay aracının içinde hava bulunduğu için cihazların ve insanların titreşimleri hava tanecikleri aracılığıyla kulağa taşınabilir.
Sesin mekanik dalga olması ne anlama gelir?
Sesin, enerjisini ortam taneciklerinin titreşimleriyle aktaran ve yayılmak için maddi bir ortama ihtiyaç duyan dalga olması anlamına gelir.
- •College Physics — Sound / 17.1 Soundopenstax.org
- •Physics — Speed of Sound, Frequency, and Wavelength / Properties of Sound Wavesopenstax.org
- •Physics — Sound Intensity and Sound Level / Hearing and Voiceopenstax.org
- •openstax.orgopenstax.org
- •openstax.orgopenstax.org
- •openstax.orgopenstax.org