- Şekilde içinde belli bir miktarda su bulunan cam şişeye tokmakla vurulduğunda frekansı f, dalga boyu \lambda ve yayılma sürati v olan ses dalgaları oluşmaktadır.
Buna göre, şişedeki su miktarı azaltılarak şişeye aynı tokmakla ve aynı şiddette vurulduğunda oluşan ses dalgalarına ait f, \lambda ve v değerleri ilk duruma göre nasıl değişir?
A) f artar, \lambda azalır, v değişmez.
B) f ve \lambda azalır, v artar.
C) f azalır, \lambda artar, v değişmez.
D) f artar, \lambda değişmez, v azalır.
E) f azalır, \lambda ve v artar.
Bu görüntü, cam bir şişe içinde bulunan su miktarının azaltılmasının, şişeye tokmakla vurulduğunda oluşan ses dalgalarının frekans (f), dalga boyu (\lambda) ve yayılma sürati (v) üzerindeki etkilerini sorgulayan bir fizik sorusunu içermektedir. Soruda, su seviyesi azalırken ses dalgalarının nasıl değiştiğini değerlendirmek için seçenekler sunulmuştur.
Doğru cevap C: frekans f azalır, dalga boyu \lambda artar, yayılma hızı v değişmez.
Açıklama: Şişe havası bir Helmholtz rezonatörü gibi davranır; frekans yaklaşık olarak f = \frac{v}{2\pi}\sqrt{\frac{A}{V L}} ile verilir (burada A boğaz kesit alanı, V hava hacmi, L boğazın etkin uzunluğudur). Su miktarı azaltılıp hava hacmi V arttığında f \propto 1/\sqrt{V} olduğu için f azalır. Ortam (hava) değişmediğinden sesin yayılma hızı v sabit kalır; \lambda = v / f olduğundan f azaldığında \lambda artar.
Terimler:
- Boğaz (L): Şişe ağzının etkin uzunluğu; rezonatör formülündeki L.
- Dalga boyu (\lambda): Bir tam dalganın uzaydaki uzunluğu; \lambda = v / f.
- Frekans (f): Saniyedeki titreşim sayısı; Helmholtz için f = \frac{v}{2\pi}\sqrt{\frac{A}{V L}} yakınsaması.
- Helmholtz rezonatörü: Hava hacmi ve boğazı olan bir kavite; frekansı hacim ve geometrik etkenlere bağlıdır.
- Yayılma hızı (v): Sesin ortamda ilerleme hızı; sabit sıcaklık ve ortamda değişmez.
