İKİ dalganin lineer toplami ve vuru olayi
Dalga hızının su seviyesine(derinliğe) bağlılığı
Yüklə 310,12 Kb.
|
Dalga hızının su seviyesine(derinliğe) bağlılığı: 4.Bu kısımda su yüksekliğini ölçüp, az önce hesapladığınız dalga hızını 2.2 tablosuna kaydedin. 5.Su seviyesini yarısı olacak şekilde azaltın ve yüksekliği tabloya kaydedin.5 dalga boyunu ölçüp 2.2 tablosuna kaydedin. Dalga hızını az önceki hesaplamaları tekrarlayarak bulun. Sonuçları 2.2 tablosuna kaydedin. 2.2 Tablosu için hesaplamalar: Tablo 2.2
SORULAR: 1-Dalga hızı frekans değişikliklerinden etkilenmişmidir? Sonuçlara bakarak açıklayınız. 2-Dalga hızı suyun derinliğine nasıl bağlıdır? Sonuçlara bakarak açıklayınız. 9. SU DALGALARI DENEYİ: DOPPLER OLAYI TEORİ: Eğer dalga kaynağı sabit değil hareketli ise hareket doğrultusunda dalgaboyu değişir. Alttaki şekilde sağa doğru hareket eden dalga kaynağının ürettiği dalgalar görülmektedir. 
Şekil 2.22: Sağa doğru hareket eden dalga kaynağının oluşturduğu dalgalar DENEYİN YAPILIŞI:  
Şekil 2.23: Doppler olayının gözlemek için dalga tankı 1.Şekildeki gibi noktasal dalga kaynağı dalga üretirken dalga üreteci yavaşca hareket ettirilerek oluşan dalgaları gözleyin. Su dalgaları ile ilgili yaptığınız tüm deneylerle ilgili değerlendirmelerinizi kısa cümlelerle açıklayın YORUM - SONUÇ: DENEY NO: 3 ULTRASONİK DURAN DALGALAR ve DALGA BOYU TAYİNİ DENEYİN AMACI
KULLANILAN MALZEMELER Ultrasonik deney ünitesi, 5V DC güç kaynağı(ultrasonik üniteyi beslemek için), ultrasonik dalga üreteci(transmitter), ultrasonik dalga alıcısı(receiver), multimetre(voltmetre), metal yansıtıcı ekran, metal ray, bağlantı parça ve kabloları 
Şekil 3.1 Deney setinin kurulu hali TEORİK BİLGİ: 
Şekil 3.2 Ses dalgasının şiddetinin uzaklığa bağlı değişimi Ultrasonik dalgalar katı bir engele(bizim deneyimizde yansıtıcı yüzey) çarptıkları zaman aynı şekilde geri yansırlar. Gelen ve yansıyan dalgalar aynı frekans ve genlikte olurlar. Bu şekilde gelen dalgalarının basıncının (p1 ) ve yansıyan dalgaların basıncının(p2) süperpozisyonu, p1 + p2 = p olacak şekilde duran dalgayı oluşturur. Eğer gelen ve yansıyan dalgalar arasındaki mesafe d, gelen ses dalgaların basıncının konuma ve zamana bağlı şiddeti p1(x,t) , yansıyan ses dalgaların basıncının konuma ve zamana bağlı şiddeti p2(x,t) ise 
Bağıntıları ile verilir. Bu dalgaların süperpozisyonu ile oluşan p(x,t) duran dalgasının bağıntısı şu şekilde bulunur: 
Bağıntıdan da görüldüğü gibi duran dalga yani p(x,t)’ nin konuma(x) bağlı kısmını incelersek bu cosinüs fonksiyonudur. Bu yüzden dalganın maximum olduğu durumlar cosinüsün değerinin 1 olduğu durumlardır. Bu da ancak cosinüsün parantez içindeki değerinin 0,π,2π,3π olduğu durumlarda oluşur. Parantez içindeki değerleri incelersek x= d – ½ nλ olduğu durumlarda dalga değeri maximum olur. Bu maximum durumu gelen ve yansıyan dalgaların tepe noktalarının üst üste geldiği durumdur.
Şekil 3.3 ve 3.4’ e dikkatlice bakınız. d-x mesafesi şekil 3.3’ de 5 cm yani 50 mm’ dir. Bu mesafe aparat yardımıyla 0.2 mm lik arttırılacaktır. Dalga alıcısının altındaki hassas konum değiştiriciyi kullanarak dalga alıcının konumunu her seferinde 0.2 mm lik adımlarla değiştirin. Dalga şiddetinin değerini multimetreden okuyarak Tablo 3.1’ e yazın. Bu işlemi tablo doluncaya kadar sürdürürün. Tablo 3.1
Tablo 3.1 devam
Tablo 3.1’ deki verileri kullanarak grafik kağıdına(kareli defter kağıdı da olabilir) dalga şiddeti ve d-x değerlerinin grafiğini çizin ve alttaki grafik boşluğuna grafik kağıdınızı yapıştırın. Dalga alıcının konumu d-x ‘in değişimi ile dalga şiddetinin değişiminin örnek bir grafiği Şekil 3.4 de görülmektedir. Grafikte, d-x milimetre cinsinden, dalga şiddeti Volt cinsindendir. Grafik: 
Şekil 3.4 Örnek bir ölçümde dalga şiddeti, d-x grafiği Çizdiğiniz grafikten ve Tablo 3.1’ den yararlanarak iki tepe arasındaki ve iki çukur arasındaki mesafeyi hesaplayıp Tablo 3.2’ ye yazın. Bu hesap oldukça basit olmakla birlikte bize ultrasonik dalganın dalgaboyunun hesaplanmasını sağlayacaktır. Dalgalarda iki tepe veya iki çukur arasındaki mesafe aslında dalgaboyudur. İki tepe arasındaki mesafelerin ortalamasını ve iki çukur arasındaki mesafelerin ortalamasını alarak ultrasonik dalganın dalgaboyunu yaklaşık olarak hesaplayın ve tablo 3.2’ e yazın. Hesaplamalarınız için aşağıdaki alanı kullanın. Fabrika verilerine göre teorik olarak ultrasonik dalgaboyu 8.6 mm dir. Hesaplamalar: Tablo 3.2
Dikkat: mesafe birimleri mm olacaktır. Şimdi tablodaki 1.ve 2. ortalama dalgaboylarını toplayıp ikiye bölerek, ulaştığınız son ortalama dalgaboyunu bulun: Λort = …………. mm SORULAR-CEVAPLAR: 1)Tablo 3.1’ deki d-x mesafesini açıklayınız. 2) Tablo 3.1’ deki sonuçlarınızı yorumlayınız. d-x mesafesinin değişmesi multimetredeki değeri nasıl etkiliyor? 3)Multimetrenin gösterdiği voltaj değeri bu deneyde neyi temsil etmektedir? 4)Dalgaboyunu bulurken, iki tepe arası ve iki çukur arası ölçülüyor. Teorik olarak bunlardan herhangi birisi yeterlimidir? YORUM-SONUÇ: DENEY NO: 4 ULTRASONİK DALGALARDA DOPPLER OLAYI DENEYİN AMACI:
KULLANILAN MALZEMELER: Ultrasonik deney ünitesi, 5V DC güç kaynağı(ultrasonik üniteyi beslemek için), ultrasonik dalga üreteci(transmitter), ultrasonik dalga alıcısı(receiver), pilli araba, hız dedektörü, USB COBRA3 ünitesi, 12 V DC güç kaynağı(COBRA3 ünitesi için), bilgisayar, metal ray, bağlantı parça ve kabloları. 
Şekil 4.1 Deney setinin kurulu hali TEORİK BİLGİ: Eğer dalga kaynağı sabit değil, hareket halinde ise hareket doğrultusunda dalgaboyu ve frekansı değişir. Alttaki şekilde sağa doğru hareket eden dalga kaynağının ürettiği dalgalar görülmektedir. Şeklin sağ tarafındaki gözlemci için frekansın yüksek(dalgaboyu küçük), sol taraftaki gözlemci için frekansın düşük(dalgaboyu büyük) olduğuna dikkat edin.
Şekil 4.2: Sağa doğru hareket eden dalga kaynağının oluşturduğu dalgalar. Doppler olayı su dalgaları deneyinde de gözlemlendiğini hatırlayınız. Bu deneyde dalga kaynağının hızı ve dalganın frekansı için sayısal değer alınarak doppler olayı ayrıntı incelenecektir. Sabit yani hızı sıfır olan bir kaynak için dalgaboyu ve frekans:  , 
ifadesi ile verilir. Burada c ışık hızı değil, sesin hızıdır. v hızı ile hareket eden bir kaynak için, hareket yönündeki azalmış dalgaboyu ve artmış frekans:  , 
Hareketin zıt yönündeki artan dalgaboyu ve azalan frekans:  , 
Bu bağıntıları kullanıp, kaynağın düşük hızdaki hareketi için genellersek ( v < c )  , 
bağıntılarını elde ederiz. Bu düşük hızda kaynağın yada gözleyen kişiden hangisinin hareket ettiğinin önemi yoktur. Cobra3 ünitesi nedir? Cobra3 ünitesi deney sırasında alınan değerleri bilgisayar ekranına göndererek oradan izlenmesini sağlayan, bilgisayara usb ile bağlanan bir cihazdır. Bu ünite sayesinde birçok deneyde alınan sayısal sonuçlar hassas ve kesin olarak izlenebilecektir. Mesela bu deneyde pilli aracın hızı ve üretilen dalganın frekansı cobra3 ile bilgisayar ekranından görülecektir. 
Şekil 4.3 Bilgisayar ekranından frekanstaki doppler kaymasının izlenmesi DENEYİN YAPILIŞI: Deney seti Şekil 4.1’ deki gibi kurulmuş, cobra3 ünitesi Şekil 4.3’ deki gibi bilgisayara bağlanmış ve ölçüm almaya hazır olmalıdır. 
Şekil 4.3 Cobra3 ünitesinin bağlantı şeması Deneyde dalga üreteci tarafından üretilen ultrasonik dalgaların frekansının 40 KHz (Saniyede 40000 dalga) olduğunu hatırda tutunuz. Pilli araba üzerine yerleştirdiğiniz dalga üretecinin, dalga alıcısına(bir nevi gözlemci) doğru veya zıt yönde hareket etmesiyle ölçülen dalga frekansındaki ve hızındaki kaymayı tespit ediniz. Frekansta tespit edilen değişimin teorik bilgi kısmında öngörülen değişme ile tutarlı olup olmadığına bakılacaktır. Yani hareketli kaynaklar için frekanstaki değişim cobra3 ünitesiyle ölçülecek, ayrıca teorik bilgi kısmındaki formüller kullanılarak frekans teorik olarak hesaplanacaktır. Sonuçların uyumlu olup olmadığına bakılacaktır. Örnek bir deney sonuçları Şekil 4.4’ de gösterilmiştir. 
Şekil 4.4 Örnek bir deney sonuçları Kaynak yaklaşırken ve uzaklaşırken deneyi yapınız, ölçüm sonuçlarını ve hesaplama sonuçlarınızı tablo 4.1’ e yazınız. Hesaplamalar: Tablo 4.1
SORULAR-CEVAPLAR: 1) Ses dalgalarında doppler olayının günlük hayatta örneği var mıdır? 2)Deneyde doppler olayını oluştururken dalga kaynağının(üretecinin) hareketinin yönü önemlimidir? Açıklayınız. 3)Teorik bilgi kısmında formüller genellenirken(basitleştirilirken) bir yaklaşım yapılmıştır. Bu yaklaşımın koşulu nedir? açıklayınız. Yüklə 310,12 Kb. Dostları ilə paylaş:
|
