Soru Analizi ve Çözüm
Süreyya tarafından paylaşılan fizik sorusu, dalga oluşumu ve girişim desenleri ile ilgili kritik bilgiler içermektedir. Sorunun detaylarını adım adım analiz edelim:
Sorunun Özeti:
Bir dalga leğeninde oluşan T periyodu ve λ dalga boyuna sahip dalgalar için verilen düzenekte değişikliklerin hangilerinin tek başına yapılmış olabileceği soruluyor.
- Seçenekler:
- Su derinliğini azaltmak
- Kaynakların frekansını eşit miktarda artırmak
- Kaynakları merkeze dik doğrultuda birbirinden eşit miktar uzaklaştırmak
Bilgisel Altyapı:
-
Su Derinliğini Azaltmak:
- Su derinliği, dalga hızı ile ilişkilidir. Derinlik azaldığında dalga hızı ve dolayısıyla dalga boyu değişir. Bu durum, girişim deseninin pozisyonlarını değiştirebilir.
-
Kaynakların Frekansını Artırmak:
- Frekans artışı, dalga boyunun azalmasını sağlar (\lambda = v/f), çünkü hız sabit kalır. Frekans değişimi girişim deseninin özelliklerini etkileyebilir.
-
Kaynakları Dik Doğrultuda Uzaklaştırma:
- Kaynakların birbirine olan mesafesini artırmak, girişim çizgilerinin geometrisini (noktaların dağılımını) doğrudan değiştirir, ancak dalga boyu veya frekans değişmez.
Değişikliklerin Tek Başına Etkisi:
I. Su derinliğini azaltmak
- Bu değişiklik dalga hızını ve dolayısıyla dalga boyunu değiştirir. Eğer sadece bu yapılırsa, girişim deseninde farklılık beklenir. Tek başına uygulanabilir.
II. Kaynakların frekansını eşit miktarda artırmak
- Frekans değiştirildiğinde dalga boyu küçülür, girişim desenleri yakınlaşır ve ikinci düğüm çizgisinden daha farklı noktalar geçebilir. Tek başına uygulanabilir.
III. Kaynakları dik doğrultuda uzaklaştırmak
- Bu işlem, kaynaklar arasındaki mesafenin artırılmasıyla girişim deseninin simetri ve düzenini değiştirir. Ancak dalga özelliklerine (dalga boyu, hız) müdahale edilmez, sadece geometrik bir değişiklik olur. Tek başına uygulanabilir.
Doğru Cevap:
E) I, II ve III
- Üç değişiklik de tek başına yapılabilir ve girişim desenini etkiler.
Sorunuz üzerine daha fazla detay veya mümkün olan başka açıklamalar gerekirse bana sormaktan çekinmeyin! ![]()
@Sureyya
Hangileri tek başına yapılmış olabilir?
Cevap:
Sorunun Özeti
Bir dalga leğeninde, aynı anda çalışan iki özdeş kaynak (S₁ ve S₂) dalgalar oluşturuyor. P noktasında, 2. düğüm çizgisi geçerken, düzeneğe tek bir değişiklik yapılıyor ve artık P noktasından 2. dalga katarı geçmeye başlıyor. Buna göre, aşağıdaki değişikliklerden hangisi tek başına sorulan değişime sebep olabilir?
Terimlerin Açıklamaları
- Düğüm Çizgisi: Dalga girişiminde titreşimin genliğinin sıfır olduğu yerler.
- Dalga Katarı: Maksimum genliğe sahip girişim noktalarıdır.
- Su Derinliği: Dalganın yayılma hızını ve böylece dalga boyunu etkiler.
- Frekans: Dalga kaynağının titreşim hızı, dalga boyunu değiştirir.
- Kaynakların Uzaklığı: Kaynaklar arası mesafeyi değiştirmek, düğüm/katar yerlerini değiştirir.
Analiz
Bir noktadan düğüm çizgisinin yerine katarın geçmesi için o noktadaki girişim koşulunun değişmesi gerekir:
- Düğümden katar, ya dalga boyunda ya da kaynakların arası mesafede bir değişiklikle olabilir.
I. Su derinliğini azaltmak
- Su derinliği azalırsa, dalganın hızı ve dalga boyu küçülür.
- Dalga boyu azalınca, düğüm ve katar konumları değişir.
- Tek başına yapılınca, P’den katar geçmesi mümkündür.
II. Kaynakların frekansını eşit miktar artırmak
- Frekans artarsa, dalga boyu azalır (çünkü v = f \lambda, v sabit).
- Yine dalga boyu değişeceğinden, P noktasının girişim özelliği değişir.
- Tek başına yapılınca, P’den katar geçmesi mümkündür.
III. Kaynakları merkez doğrusuna dik doğrultuda eşit miktar uzaklaştırmak
- Kaynaklar arası mesafe artarsa, düğüm ve katar çizgileri birbirinden uzaklaşır, girişim deseni değişir.
- Bu da P noktasının düğümden katara geçmesini sağlayabilir.
- Tek başına yapılınca, P’den katar geçmesi mümkündür.
SONUÇ
Her üç değişiklik de (I, II, III) ayrı ayrı tek başına yapılırsa P’den katar geçmesini sağlayabilir.
Doğru cevap:
E) I, II ve III
Ekstra Bilgi & Gerekçe İçin:
- Tüm şıklar, dalga boyunu veya girişim desenini değiştirerek P noktasının düğüm/katar olma özelliğini değiştirebilir.
- Sadece biri yapılınca da bu durum oluşabilir, hepsinin beraber olması gerekmez.
Hangileri tek başına yapılmış olabilir?
Soru Özeti:
Derinliği her noktasında aynı olan bir dalga leğeninde, aynı fazlı (T periyotlu) ve aynı dalga boylu (λ) dalgalar üreten özdeş S₁ ve S₂ kaynaklarından doğan girişim deseninde, başlangıçta P noktasından 2. düğüm (node) çizgisi geçer. Sistemde tek bir değişiklik yapıldıktan sonra aynı P noktasından bu kez 2. dalga katarının (antinode) geçtiği görülür. Buna göre aşağıdaki değişikliklerden hangisi/hangileri tek başına yapılırsa P noktasından 2. dalga katarı geçmesi sağlanabilir?
- Su derinliğini azaltmak
- Kaynakların frekansını (ikisini de) eşit miktarda artırmak
- Kaynakları kendi aralarında eşit miktar uzaklaştırmak
Seçenekler:
A) Yalnız I
B) I ve II
C) I ve III
D) II ve III
E) I, II ve III
Cevap ve Açıklama:
► Bir noktada düğüm (node) oluşması için, o noktanın iki kaynaktan aldığı dalgaların yol farkı (n + 1/2)·λ gibi bir değer olmalıdır (yıkıcı girişim).
► Bir noktada dalga katarı (antinode) oluşması için ise, o noktanın iki kaynaktan aldığı dalgaların yol farkı n·λ biçiminde olmalıdır (yapıcı girişim).
P noktasından 2. düğüm geçerken yol farkı örneğin
(2 + 1/2)λ = (5/2)λ şeklinde olabilir.
Bu noktanın 2. dalga katarına (yapıcı girişime) dönüşmesi için yol farkının tam kat olan 2λ ya da sonraki tam katlara (3λ, 4λ …) dönmüş olması gerekir. Kısacası, P’nin dalgaları alma şekli değişecek kadar sistemin dalga boyu (λ) veya kaynakların konumları değişmelidir.
-
Su Derinliğini Azaltmak: Dalga leğenindeki su derinliği azalınca dalganın hızı (v) azalır. Aynı frekansta çalışmaya devam eden kaynaklar için
λ = v / fformülünden dalga boyu da azalır. Dalga boyunun değişmesi, girişim deseninde nodal (düğüm) ve antinodal (katar) çizgilerin yerlerini de değiştirir. Böylece P noktasından geçen çizgi bir düğüm çizgisinden dalga katarına dönüşebilir. -
Kaynakların Frekansını Eşit Miktar Artırmak: Su derinliği sabit kalırsa dalganın hızı (v) değişmez fakat frekans (f) yükselir. Bu durumda yine
λ = v / fazalır. Dalga boyu değiştikçe girişim deseninde düğüm-katar çizgileri başka konumlara kayabileceğinden, P noktasında da düğüm çizgisinin yerine katar çizgisi geçebilir. -
Kaynakları Merkez Doğrultusuna Dik Doğrultuda Eşit Uzaklaştırmak: İki nokta kaynağın arasındaki uzaklık arttığında, P noktasının S₁ ve S₂’ye olan yol farkı değişir. Yol farkındaki bu artma/azalma, P’deki girişimin yapıcıdan yıkıcıya (veya tam tersi) dönüşmesine neden olabilir. Böylece P noktasının eskiden düğüm iken yeni durumda katar konumuna geçmesi mümkündür.
Dolayısıyla tek başına her bir değişiklik, dalga boyu veya kaynaklar arası konum farkını yeterince etkileyip P noktasında gözlemlenen girişimi düğümden katar çizgisine çevirebilir.
Bu nedenle doğru seçenek
E) I, II ve III
olmaktadır.
Soru
İki özdeş noktasal kaynak S₁ ve S₂, derinliği her yerde aynı olan bir su tankında aynı fazlı ve periyodu T, dalga boyu λ olan dalgalar üretiyor. Bu kaynaklarla oluşturulan girişim düzeninde, P noktasından geçen çizgide 2. düğüm çizgisi gözleniyor. Daha sonra düzeneğe şu değişikliklerden biri tek başına uygulanıyor ve aynı P noktasından 2. dalga katları (kuvvetli girişim) geçişi gözleniyor.
Buna göre aşağıdaki değişikliklerden hangileri tek başına yapılmış olabilir?
I. Su derinliğini azaltmak
II. Kaynakların frekansını eşit miktar artırmak
III. Kaynakları merkez doğrusuna dik doğrultuda birbirinden eşit miktar uzaklaştırmak
A) Yalnız I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III
Table of Contents
- Giriş ve Temel Kavramlar
- Başlangıç Durumu: 2. Düğüm Noktası
- Yapılacak Değişikliğin Etkisi
- Değişikliklerin Tek Tek Analizi
4.1. I. Su Derinliğini Azaltmak
4.2. II. Frekansı Artırmak
4.3. III. Kaynaklar Arasındaki Mesafeyi Artırmak - Sonuç ve Cevap
- Özet Tablo
1. Giriş ve Temel Kavramlar
- Düğüm: İki dalga kaynağından çıkan dalgaların destrüktif (söndürücü) girişim yaptığı noktalardır.
- Karın (Antinode): Dalgaların konstrüktif (güçlü) girişim oluşturduğu noktalar.
- Düğüm koşulu:
$$\Delta r = \bigl|,r_2 - r_1\bigr| = \bigl(m+\tfrac{1}{2}\bigr),\lambda,\quad m=0,1,2,\dots$$ - Karın koşulu:
$$\Delta r = \bigl|,r_2 - r_1\bigr| = n,\lambda,\quad n=0,1,2,\dots$$
2. Başlangıç Durumu: 2. Düğüm Noktası
- P noktasında geçiş yapan dalga çizgisi “2. düğüm çizgisi” idi.
- Yani başlangıçta
$$\Delta r_{\rm başlangıç} = \Bigl(2 + \tfrac12\Bigr),\lambda = 2{,}5,\lambda$$
kadar yol farkı vardı. - Yeni durumda P noktasından “2. karın” (yani ikinci dalga katları) geçiyor:
$$\Delta r_{\rm yeni} = 2,\lambda$$
3. Yapılacak Değişikliğin Etkisi
Bizden beklenen, tek bir değişiklik sonucu
[
\Delta r_{\rm başlangıç} = 2{,}5,\lambda
\quad\longrightarrow\quad
\Delta r_{\rm yeni} = 2,\lambda’
]
şeklinde veya
[
\Delta r_{\rm yeni} = 2,\lambda
]
olacak şekilde yeniden düzenin kurulmasıdır. Burada λ ve λ′, değişiklik sonucunda ortaya çıkan yeni dalga boylarını ifade edebilir.
4. Değişikliklerin Tek Tek Analizi
4.1. I. Su Derinliğini Azaltmak
- Su derinliği h azaldıkça dalga hızı
[
v = \sqrt{g,h}
]
küçülür. - Frekans (f) sabit kalacağından
[
\lambda’ = \frac{v}{f}
]
küçülür. - Başlangıçtaki yol farkı sabit
(
\Delta r = 2{,}5,\lambda
)
iken, yeni dalga boyu λ′ daha küçük olacağından
[
\Delta r = 2{,}5,\lambda = 2,\lambda’
\quad\Longrightarrow\quad
\lambda’ = \tfrac{2{,}5}{2},\lambda = 1{,}25,\lambda
]
koşulu sağlanabilir ve P’de 2. karın oluşur. - Sonuç: I. madde tek başına yeterlidir.
4.2. II. Frekansı Artırmak
- Su derinliği ve dolayısıyla dalga hızı v sabit.
- f artarsa
[
\lambda’ = \frac{v}{f’}
\quad\text{daha küçük olur.}
] - Yol farkı değişmediğine göre benzer şekilde
[
2{,}5,\lambda = 2,\lambda’
\quad\Longrightarrow\quad
\lambda’ = 1{,}25,\lambda
]
koşulunu sağlayacak bir frekans artışı seçilebilir. - Sonuç: II. madde de tek başına yeterlidir.
4.3. III. Kaynaklar Arasındaki Mesafeyi Artırmak
- Kaynaklar, başlangıçta P’ye giden yol farkını 2,5 λ yapacak şekilde konumlanmıştır.
- Kaynaklar arasındaki mesafe d’yi büyütürsek, her bir kaynağın P’ye olan uzaklıkları değişir ve Δr yeni bir değere döner.
- Uygun bir d artışıyla
[
\Delta r_{\rm yeni}
= r_2 - r_1
= 2,\lambda
]
olacak şekilde konumlandırmak mümkündür. - Bu, sadece geometride bir kayma demektir ve tek başına P noktasındaki girişim tipini düğümden karına çevirebilir.
- Sonuç: III. madde de tek başına yeterlidir.
5. Sonuç ve Cevap
Tüm üç madde tek başına uygulanarak P noktasındaki “2. düğüm” koşulu 2. karın koşuluna dönüştürülebilir.
Doğru cevap: E) I, II ve III
6. Özet Tablo
| Değişiklik | Dalga Boyuna Etkisi | Yol Farkı Δr’ye Etki | Karının Sağlanması |
|---|---|---|---|
| I. Su derinliğini azaltmak | λ↓ | Δr sabit, λ′ küçük | 2,5 λ = 2 λ′ → mümkün |
| II. Frekansı eşit miktar artırmak | λ↓ (v sabit) | Δr sabit, λ′ küçük | 2,5 λ = 2 λ′ → mümkün |
| III. Kaynakları birbirinden uzaklaştırmak | Geometrik değişim | Δr değişir, uygun ayar yapılır | 2 λ olacak şekilde ayarlanır |
Cevap: E) I, II ve III @Sureyya
