10. Sınıf Fizik · Ünite 4
Rezonans ve Deprem Dalgalarının Gizemi
Diyapozonlar ve köprüler üzerinden rezonans kavramını keşfedecek; depremin odak noktası, merkez üssü, büyüklüğü ve şiddeti gibi temel kavramlarını öğreneceğiz.
Kazanım FİZ.10.4.6 · 40 dk okuma
Görünmez Titreşimlerin Gücü: Rezonans
Elinizde aynı frekansta ses üretebilen iki adet diyapozon olduğunu hayal edin. Birine vurup titreştirdiğinizde, diğerine hiç dokunmasanız bile onun da titreşmeye ve ses çıkarmaya başladığını görürsünüz. Ses dalgaları havada yayılarak ikinci diyapozona çarpar ve onun doğal frekansıyla eşleştiği için onu harekete geçirir. İşte fizikte bu muazzam olaya 'rezonans' adını veriyoruz.
Rezonans sadece ses dalgalarıyla sınırlı değildir. Rüzgarın esme frekansı, asma bir köprünün doğal titreşim frekansıyla eşleşirse, köprü gittikçe artan bir genlikle sallanmaya başlar. Tarihte Tacoma Narrows Köprüsü'nün rüzgarın etkisiyle devasa salınımlar yaparak çökmesi, rezonansın yıkıcı gücüne en çarpıcı örnektir.
Depremin Fiziği: Yeraltından Gelen Sarsıntı
Yer kabuğundaki fay hatlarında biriken devasa enerji aniden boşaldığında sismik dalgalar oluşur. Bu dalgaların kaynağına ve yeryüzüne ulaştığı noktalara özel isimler veririz.
- Odak Noktası (İç Merkez): Depremin yeraltında başladığı, enerjinin ilk açığa çıktığı noktadır. Merkez Üssü (Dış Merkez): Odak noktasının tam üzerinde bulunan ve depremin yeryüzünde en güçlü hissedildiği noktadır.
En Çok Karıştırılan İki Kavram: Büyüklük ve Şiddet
Haber bültenlerinde sıkça duyduğumuz '7.4 şiddetinde deprem oldu' ifadesi bilimsel olarak koca bir hatadır! Fizikte büyüklük ve şiddet bambaşka şeyleri ifade eder.
- Büyüklük (Magnitude): Depremin kaynağında açığa çıkan toplam enerjinin bir ölçüsüdür. Sismografla ölçülür ve Richter ölçeği ile ifade edilir. Objektiftir, kişiden kişiye değişmez. Şiddet (Intensity): Depremin yeryüzündeki yapılara, doğaya ve insanlara olan etkisidir. Binanın sağlamlığına, zemin yapısına ve merkez üssüne uzaklığa göre değişir.
Rezonans ve Deprem Dalgalarının Gizemi: Alıştırma Soruları
1. Frekansları aynı olan iki diyapozondan birine tokmakla vurulup titreştirildiğinde, hemen yanındaki diğer diyapozonun da herhangi bir müdahale olmadan titreşmeye başladığı gözlemleniyor. Bu olay fizikteki hangi kavramla açıklanır?
- A) Kırınım
- B) Girişim
- C) Rezonans
- D) Kırılma
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Rezonans
Bir sistemin (ikinci diyapozon), başka bir kaynaktan (birinci diyapozon) gelen ve kendi doğal frekansına eşit olan dalgaların etkisiyle titreşime başlaması ve genliğinin artması olayına rezonans denir.
2. Depremin yeraltında enerjisini ilk olarak açığa çıkardığı odak noktasının, yeryüzündeki en kısa izdüşümüne (tam tepesindeki noktaya) ne ad verilir?
- A) Fay Hattı
- B) Sismograf
- C) Merkez Üssü (Dış Merkez)
- D) Artçı Şok
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Merkez Üssü (Dış Merkez)
Odak noktasının tam üzerinde yer alan, sismik dalgaların yeryüzüne en kısa yoldan ulaştığı ve genellikle en çok hasarın beklendiği noktaya Merkez Üssü (Dış Merkez) denir.
3. Aşağıda verilen durumlardan hangisi 'Şiddet' kavramını değil, depremin 'Büyüklüğü' kavramını doğru bir şekilde açıklar?
- A) Depremin eski ve çürük binalarda yarattığı büyük yıkım oranı
- B) Deprem sırasında yeryüzündeki insanların hissettiği sarsıntı derecesi
- C) Sismograf cihazı kullanılarak deprem kaynağında açığa çıkan enerjinin ölçülmesi
- D) Merkez üssünden uzaklaştıkça depremin etkisinin giderek azalması
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Sismograf cihazı kullanılarak deprem kaynağında açığa çıkan enerjinin ölçülmesi
Büyüklük, depremin merkezinde açığa çıkan enerjinin objektif bir ölçüsüdür ve sismograf ile hesaplanır. Yıkım, hissetme derecesi ve uzaklığa bağlı değişimler 'şiddet' ile ilgilidir.
4. Mühendisler köprüleri inşa ederken, o bölgede esen rüzgarların köprüyü hangi frekansta titreştireceğini hesaplamak zorundadır. Eğer rüzgarın titreşim frekansı ile köprünün doğal frekansı eşitlenirse köprü şiddetle sallanıp yıkılabilir. Mühendisler köprüleri hangi fiziksel olaydan korumaya çalışmaktadır?
- A) Doppler Etkisi
- B) Rezonans
- C) Sönümleme
- D) Tam Yansıma
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Rezonans
Dışarıdan uygulanan periyodik bir kuvvetin (rüzgar) frekansının, sistemin (köprü) doğal frekansına eşit olmasıyla salınım genliğinin yıkıcı boyutlara ulaşması rezonans olayıdır.
5. Bir öğrenci grubu depremle ilgili internette şu iddialara rastlıyor: I. 6.0 büyüklüğündeki bir depremin büyüklüğü, merkez üssünden 100 km uzaktaki bir şehirde 5.0 olarak ölçülür. II. Bir depremin şiddeti, binaların zemin yapısına ve inşaat kalitesine göre aynı mahallede bile değişiklik gösterebilir. III. Odak noktası yeryüzüne ne kadar yakınsa (sığ deprem), merkez üssündeki yıkıcı etki o kadar fazla olma eğilimindedir. Öğrenciler bilgileri doğruladıklarında hangi maddelerin doğru olduğunu göreceklerdir?
- A) Yalnız I
- B) I ve II
- C) II ve III
- D) I, II ve III
Cevabı göster
Doğru cevap: C) II ve III
Depremin büyüklüğü uzaklığa göre değişmez, sabittir (I yanlış). Ancak şiddeti binanın yapısına göre değişebilir (II doğru). Odak noktası yeryüzüne yakın olan depremlerin enerjisi yeryüzüne daha az sönümlenerek ulaştığı için şiddeti daha büyük olabilir (III doğru).