14. Sorunun Çözümü

Sesin yayılması, ortam özelliklerine ve kaynağın niteliğine bağlı olarak değişmektedir. Bu soruda verilen ifadelere baktığımızda, sesin maddesel ortamda yayıldığı, farklı kaynaklardan çıkan seslerin birbirinden farklı frekans ve farklı tonda algılanabildiği gibi bilgiler doğru olarak kabul edilir. Aşağıda her bir şıkkın açıklamasına yer verdim:

• A şıkkı – “Sesin yayıldığı ortam değiştirilirse ses farklı işitilir.”
  Ortamın yoğunluğu, sıcaklığı ve fiziksel özellikleri değiştiğinde sesin hızı, şiddeti ve duyulma biçimi de farklılaşır. Bu, fiziksel ve deneysel olarak doğru bir bilgidir.
• B şıkkı – “Sesin yayılabilmesi için maddesel bir ortama ihtiyaç vardır.”
  Ses bir mekanik dalga olduğundan, yayılabilmek için katı, sıvı veya gaz gibi bir ortama ihtiyaç duyar. Dolayısıyla bu ifade de doğrudur. Boşlukta (vakum) ses dalgaları iletilemez.
• C şıkkı – “Farklı ses kaynaklarından farklı sesler duyulur.”
  Her ses kaynağının frekansı, genliği ve dalga formu farklı olabilir. Bir davul sesiyle bir flüt sesinin ya da bir insan sesiyle bir hayvan sesinin farklı duyulması, sesin kaynağına bağlı olarak değiştiğini gösterir. Bu ifade de doğrudur.
• D şıkkı – “Ses doğrusal bir şekilde yayılır.”
  Ses dalgaları aslında küresel dalga veya dalga cepheleri şeklinde her yöne yayılır. Bir engelle karşılaşmadıkça tek bir doğru boyunca ilerlemez. Tıpkı suya atılan bir taşın oluşturduğu dairesel dalgalar gibi, ses de bulunduğu ortamda çok yönlü bir yayılım gösterir. Bu nedenle “doğrusal yayılır” ifadesi yanlıştır.

Yukarıdaki açıklamalardan anlaşılacağı gibi, sesin doğrusal değil, dalgalar hâlinde yayıldığı bilimsel olarak kabul edilmektedir. Dolayısıyla bu bilgiler ışığında yanlış ifade “D” şıkkıdır.

15. Sorunun Çözümü

Bu deney düzeneğinde birinci şekilde çalar saatin sesi işitilebiliyorken, ikinci şekilde sesi işitilememesi, ortamdaki hava boşaltıldığında sesin iletilememesinden kaynaklanır. Ses, bir mekanik dalga olduğu için yayılan bir madde ortamına (katı, sıvı ya da gaz) ihtiyaç duyar. Eğer ortamda yeterli miktarda hava yoksa ya da hiç hava bulunmuyorsa, sesin yayılması mümkün olmaz ve dolayısıyla çalar saatin sesi de duyulmaz. Bu noktada deneyin mantığını anlamak, sesin temel fiziksel özelliklerini kavramak adına çok önemlidir. Öğrenciler için özellikle vurgulamak isterim ki, bir dalganın yayılması için taneciklerin titreşmesi gerekir. Boşlukta ise titreşecek tanecik bulunmaz.

Aşağıda her bir şıkla ilgili detaylı açıklama yer almaktadır:

• A şıkkı – “Sesin sürati ortama bağlıdır.”
  Bu ifade doğrudur. Sesin hızı hava, su veya katı gibi farklı ortamlarda farklı değerler alır. Ancak buradaki temel sorun “neden ikinci düzende ses duyulamadığı”dır. Sürat değişimi tek başına bu durumu açıklamaz.
• B şıkkı – “Ses dalgalar halinde yayılır.”
  Bu da doğru bir bilgidir; ses, küresel dalga cepheleri biçiminde yayılım gösterir. Fakat bu bilgi, vakum oluşturulduğunda neden sesin duyulmadığını ayrıntılı olarak açıklamaz.
• C şıkkı – “Ses boşlukta yayılmaz.”
  Deneyin doğrudan kanıtladığı nokta budur. Hava boşaltıldığında ortam bir nevi vakum hâline gelmekte ve sesin yayılabileceği bir madde ortamı kalmamaktadır. Bu yüzden ikinci şekilde saat çalsa da sesi duyulmaz. Dolayısıyla aradığımız açıklama budur.
• D şıkkı – “Ses katı, sıvı ve gaz ortamlarda yayılır.”
  Sesin katı, sıvı ve gazlarda yayıldığı doğru bir ifade olsa da, bu seçenek de ikinci düzende neden sesin duyulamadığını özel olarak açıklamamaktadır.

Görüldüğü üzere deneydeki en kritik nokta, maddesel ortamın (hava) ortadan kaldırılınca sesin iletilememesidir. Bu nedenle doğru cevap “C” şıkkıdır.

16. Sorunun Çözümü

Ses dalgalarının yansıma özelliği, özellikle teknolojik cihazların geliştirilmesinde ve farklı alanlarda kullanılmasında çok önemli bir rol oynar. Bu cihazlar, gönderilen ses dalgalarının farklı yüzey veya dokulardan geri dönüşü (yansıması) prensibine dayanarak veri elde eder. Öğrenciler için bu konu, sesin aslında yalnızca “duyma” amacıyla değil, tıpta görüntüleme veya denizaltı keşiflerinde de aktif olarak kullanıldığını anlamak açısından çok kıymetlidir. Ses dalgaları, yansıma esnasında ortamın yoğunluğu, malzemenin yapısı ve mesafe gibi değişkenlerden etkilenerek geri döner. Bu geri dönüş (eko) işleminde oluşan veri, çeşitli sensörler veya alıcılar tarafından algılanır ve analiz edilir. Böylece ortamın özellikleri hakkında ayrıntılı bilgi toplanabilir.

Bu soru özelinde, “Sonar” ve “Ultrason” teknolojileri ses dalgalarının yansıma prensibinden faydalanır. Sonar, su altında yankılanan ses dalgalarını kullanarak denizaltı varlıklarının (balık sürüleri, denizaltılar veya batık nesneler) konumunu ve mesafesini tespit eder. Ultrason ise, insan vücudundaki yumuşak dokulara gönderilen yüksek frekanslı ses dalgalarının yansımasını ölçerek hastalıkların teşhisinde veya gebelik döneminde bebeklerin görüntülenmesinde kullanılır. Bu tür teknolojik uygulamalar, sesin mekânsal bilgisini yansıyan dalgalarla edinme mantığına dayanır.

• A şıkkı – “Yalnız I”
  Burada yalnızca Sonar’ın ses dalgalarının yansıma özelliğini kullandığı varsayılmıştır. Oysa Ultrason da aynı prensipte çalıştığı için bu şık eksik kalmaktadır.
• B şıkkı – “I ve II”
  Sonar (I) ve Ultrason (II) cihazları sesin yansıma özelliğinden doğrudan yararlanır. Bu nedenle soru kökünde istenen doğru seçenek “B” olmaktadır.
• C şıkkı – “II ve III”
  Ultrason (II) doğru olsa da, Röntgen (III) ses yerine X-ışınlarını kullanır. Dolayısıyla sesin yansıma prensibinden faydalanmaz. Bu yüzden bu şık yanlıştır.
• D şıkkı – “I, II ve III”
  Röntgen de listeye dâhil edildiğinden hatalıdır, çünkü Röntgen cihazlarında ses dalgaları yerine bambaşka bir elektromanyetik dalga türü söz konusudur.

Görüldüğü gibi, ses dalgalarının yansıma özelliği Sonar ve Ultrason gibi sistemlerde kullanılırken, Röntgen bu ilke çerçevesinde çalışmaz. Bu nedenle doğru cevap “B” şıkkıdır.

17. Sorunun Çözümü

Farklı malzemelerden yapılmış eşit boyutlardaki levhalar (metal, tahta ve cam) plastik bir çubukla aynı kuvvetle vurulduğunda, her birinden farklı tonda sesler işitilmesi, temelde ses kaynağının değişmesinden kaynaklanır. Burada sesin “kaynağı”, yani titreşerek dalgaları üreten madde, metal, tahta veya cam levhalardır. Öğrenciler çoğu zaman çubuğun kendisini ses kaynağı sanabilir, ancak aslında çubuk sadece bir etki uygulamakta, esas titreşen ve ses oluşturan nesne levhanın kendisi olmaktadır.

Her bir malzemenin yoğunluğu, elastikiyeti ve moleküler yapısı farklı olduğu için, aynı büyüklükte ve şekilde olsalar da vurulduğunda oluşturdukları titreşimin frekansı ve genliği değişir. Örneğin metal levha darbe etkisiyle daha yüksek frekanslarda titreşebilirken, tahta veya cam daha farklı frekans aralıklarında titreşerek farklı ses tonları çıkarır. Bunu deneyimlemek, ses dalgalarının hangi faktörlerden etkilendiğini görmek açısından çok öğreticidir.

Diğer şıkların açıklamasını da şu şekilde özetleyebiliriz:

• B şıkkı – “Sesin yayıldığı ortamın değişmesi”
  Bu deneyde sesin yayıldığı ortam hâlâ havadır. Dolayısıyla ortam değişmediğinden farklı ses duyulmasına sebep olan ana etken bu değildir.
• C şıkkı – “Sesin bir enerji olması”
  Evet, ses bir enerji türüdür, ancak bunun levhalardan çıkan seslerin farklı olmasına doğrudan etkisi yoktur. Her ses dalgası zaten enerjidir.
• D şıkkı – “Sesin dalgalar halinde yayılması”
  Bu ifade doğru olsa da, farklı seslerin ortaya çıkmasına sebep olan temel faktör dalgaların yayılma şekli değil, kaynak yani titreşen maddelerin farklı olmasıdır.

Bu bilgiler doğrultusunda en doğru açıklama, ses kaynağının farklı olmasıdır. Dolayısıyla sorunun doğru cevabı “A” şıkkıdır.

18. Sorunun Çözümü

Yarasa ve yunusların çıkardıkları sesleri kullanarak yönlerini ve avlarını tespit edebilmeleri, onların ses dalgalarının yansıma ve yayılma özelliklerinden faydalandıklarını ortaya koymaktadır. Burada dikkatimizi çeken temel nokta, yarasaların hava ortamında ses dalgaları aracılığıyla etrafını algılaması, yunusların ise su ortamında benzer mekanizmaları kullanmasıdır. Öğrenciler için bu bilgi, sesin yalnızca bir ortamda değil, farklı ortamlarda da (sıvı ve gaz) yayılabildiğini kavramaları adına oldukça önemlidir. Ayrıca bu durum, ses dalgalarının etkileşime girdiği malzemeye (hava ya da su gibi) bağlı olarak hız ve yankılanma süresi bakımından farklı özellikler gösterebileceğini kanıtlamaktadır.

Soruda verilen I, II ve III numaralı yargıları incelediğimizde, her birinin doğruluk payını ayrı ayrı değerlendirerek doğru cevabı bulabiliriz:

• I. Ses sıvı ortamda yayılabilir.
  Yunus örneğinde görüldüğü gibi su (bir sıvı ortam) içerisinde sesin yol alabiliyor olması, bu ifadenin kesinlikle doğru olduğunu gösterir. Yunuslar su altında ses dalgalarını gönderir, bu dalgaların yankılarından avlarının yerini tespit ederler.
• II. Ses gaz ortamda yayılabilir.
  Yarasa örneği, bu yargının geçerliliğini kanıtlar. Yarasa havada (gaz ortamında) yüksek frekanslı ses dalgaları gönderir ve geri dönen yankıları duyarak çevredeki nesnelerin konumunu tayin eder. Dolayısıyla bu ifade de doğrudur.
• III. Ses en süratli sıvı ortamlarda yayılır.
  Bu ifade yanlıştır. Bilimsel olarak ses dalgaları en hızlı katı ortamlarda, sonra sıvılarda ve en yavaş olarak gazlarda yayılır. Dolayısıyla “en hızlı sıvı ortamlarda” denilmesi doğru değildir.

Tüm bu açıklamalardan hareketle, I ve II numaralı yargılar doğru, III numaralı yargı ise yanlış olduğundan, doğru cevap “B” şıkkı yani I ve II şeklinde belirlenmelidir.

19. Sorunun Çözümü

Sokakta çalışan bir iş makinesinin sesinin, evde kapalı bir ortamda duran kişinin kulağına kadar ulaşması sürecinde üç temel basamak söz konusudur. Öncelikle ses dalgaları dışarıdaki havada (gaz ortamı) yayılır. Ardından bu ses dalgaları eve ulaştığında, evin duvarları veya pencereleri (ki bunlar genel olarak katı malzeme ile üretilmiştir) tarafından iletilir. Son olarak, ses dalgaları bu katı engeli aştıktan sonra evin içindeki hava ortamına (yine gaz) geçer ve kulağımıza ulaşır.

Bu açıklamalar doğrultusunda en uygun sırayı Gaz-Katı-Gaz oluşturur. Dışarıda sesi ileten hava, arada katı bir yapı (duvar, pencere vb.) ve içeride tekrar hava ortamı. Elbette sesin ne kadar kuvvetli duyulduğu, kullanılan malzemelerin yalıtım özelliğine, kalınlığına ve sesin frekansına bağlı olarak değişir.

Diğer şıkları kısaca değerlendirirsek:

• A – Katı-Gaz-Katı
  Bu dizilim, evin içinde ilk olarak katı bir ortamdan geçmesi gerektiğini öngörür ki dış ortamda hava olduğu için başlangıç kısmı katı olamaz. Bu nedenle yanlıştır.
• C – Katı-Katı-Gaz
  Burada sesin iki ayrı katı ortamdan geçtikten sonra gaza ulaşacağı belirtiliyor. Oysa ilk kısımda dışarıdaki hava (gaz) mevcuttur; dolayısıyla bu sıra da doğru değildir.
• D – Gaz-Gaz-Katı
  Bu şık, iki kez gaz ortamından geçtikten sonra katıya ulaşmayı ifade ediyor. Oysa evin içine girebilmesi için sesin mutlaka bir katı engel (duvar, cam vb.) aşması ve sonrasında yine içerideki hava ortamına geçmesi gerekir. Dolayısıyla bu da uygun değildir.

Tüm bu değerlendirmeler bize sesin izlediği yolun Gaz-Katı-Gaz olduğunu göstermektedir. Bu nedenle doğru cevap “B” şıkkıdır.

20. Sorunun Çözümü

Uzayda gerçekleşen büyük patlamalar – örneğin yıldız patlamaları (süpernova) veya dev gök cisimlerinin çarpışması – çok yoğun enerji açığa çıkarır. Buna rağmen, Dünya üzerinde bu patlamaların sesinin asla duyulmamasının temel sebebi, uzayın büyük oranda boşluk (vakum) olmasıdır. Ses dalgaları bir mekanik dalga olduğu için yayılabilmek adına mutlaka maddesel bir ortama ihtiyaç duyar. Hava, su ve katı maddeler gibi ortamlarda moleküllerin titreşimi aracılığıyla ilerleyen ses, vakum ortamında molekül veya tanecik bulunmaması nedeniyle yayılamaz.

Şıkların detaylı açıklaması şöyledir:

• A – “Sesin Dünya’ya ulaşıncaya kadar soğurulması”
  Ses dalgaları bir ortama girdiğinde bir miktar soğurulma olsa da, uzayda en önemli etken boşluk ortamında sesin zaten iletilememesidir. Dolayısıyla bu durum soruya tam bir açıklık getirmez.
• B – “Sesin atmosfer engeliyle karşılaşması”
  Dünya’nın atmosferi sesin iletiminde bazı değişimler yaratabilir. Ancak uzay vakumunda sesin ortaya çıkmaması veya Dünya’ya ulaşamaması, atmosfer engelinden bağımsız bir sebeptir.
• C – “Patlamaların oluşturduğu ses şiddetinin az olması”
  Uzaydaki patlamalar son derece şiddetli olabilir. Yani sesin zayıf olması gibi bir durum söz konusu değildir. Buradaki esas sorun, ortamın yoksunluğudur.
• D – “Sesin maddesel olmayan ortamlarda yayılmaması”
  Mekanik dalga türü olan ses, boşlukta (vakumda) yayılamaz. Bu ifade, patlamaların sesinin neden duyulamadığını tam olarak açıklamaktadır.

Dolayısıyla, uzay ortamının boşluk olması ve moleküler etkileşimin bulunmaması nedeniyle sesin Dünya’ya ulaşamaması, bu sorunun anahtar noktasıdır. Bu nedenle doğru cevap “D” şıkkıdır.