🎓 10. Sınıf
📚 10. Sınıf Fizik
💡 10. Sınıf Fizik: Dalgalar - yansıma ve kırılma Çözümlü Örnekler
10. Sınıf Fizik: Dalgalar - yansıma ve kırılma Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
Sabit bir uca doğru ilerleyen baş yukarı bir yay atması, engele ulaştığında nasıl bir değişim gösterir? Atmanın yansıdıktan sonraki yönünü ve şeklini açıklayınız. 💡
Çözüm:
Yay dalgalarında yansıma kurallarına göre şu adımlar gerçekleşir:
- Sabit uç, gelen atmaya karşı zıt yönde bir tepki kuvveti uygular.
- Bu tepki kuvveti atmanın ters dönmesine neden olur.
- Dolayısıyla, baş yukarı gelen atma, sabit uçtan baş aşağı dönerek yansır.
- Atmanın hızı \( v \), genişliği \( x \) ve genliği \( a \) (sürtünmeler ihmal edilirse) değişmez.
- ✅ Sonuç: Atma baş aşağı döner ve geldiği yöne geri döner.
Örnek 2:
Esnek bir yayda oluşturulan baş aşağı bir atma, serbest uca doğru ilerlemektedir. Bu atmanın serbest uçtan yansıdıktan sonraki görünümü nasıl olur? 📌
Çözüm:
Serbest uçta yansıma olayını inceleyelim:
- Serbest uç, gelen atmanın enerjisini sönümlemez veya ters yönde bir kuvvet uygulamaz.
- Bu nedenle atma ters dönmeden yansır.
- Baş aşağı gelen bir atma, serbest uçtan yine baş aşağı olacak şekilde geri döner.
- Yansıma sırasında atmanın sürati ve dalga boyu gibi fiziksel özellikleri değişmez.
Örnek 3:
Derinliği her yerinde aynı olan bir dalga leğeninde, doğrusal su dalgaları düz bir engele \( 35^\circ \) gelme açısı ile gönderiliyor. Dalgaların engelden yansıma açısı kaç derecedir? 🌊
Çözüm:
Su dalgalarının düzlem engelden yansıması, ışığın düzlem aynadaki yansıma kanunlarına uyar:
- Yansıma Kanunu: Bir dalganın gelme açısı, yansıma açısına her zaman eşittir.
- Soruda gelme açısı \( i = 35^\circ \) olarak verilmiştir.
- Bu durumda yansıma açısı \( r = 35^\circ \) olur.
- Unutulmamalıdır ki; gelme açısı, dalga cephesinin engelle yaptığı açıdır.
Örnek 4:
Derin ortamdan sığ ortama geçen doğrusal su dalgalarının; hızı, frekansı ve dalga boyu nicelikleri nasıl değişir? Açıklayınız. 📏
Çözüm:
Su dalgalarında kırılma prensiplerini uygulayalım:
- Hız: Su dalgalarının hızı derinliğe bağlıdır. Ortam sığlaştığı için dalganın hızı \( v \) azalır.
- Frekans: Frekans sadece dalga kaynağına bağlıdır. Ortam değişikliği frekansı \( f \) değiştirmez.
- Dalga Boyu: Temel dalga denklemi olan \( v = f \times \lambda \) formülüne göre; frekans sabitken hız azaldığı için dalga boyu \( \lambda \) da azalır.
- ✅ Özet: Hız azalır, dalga boyu küçülür, frekans değişmez.
Örnek 5:
Bir dalga leğeninde X ortamından Y ortamına geçen dalgaların ayırıcı yüzeyle yaptığı açı \( 50^\circ \) iken \( 30^\circ \) değerine düşmektedir. Buna göre ortamların derinliklerini (\( h_x \) ve \( h_y \)) kıyaslayınız. 🔍
Çözüm:
Kırılma açısı ile hız arasındaki ilişkiyi inceleyelim:
- Dalgaların ayırıcı yüzeyle yaptığı açı (kırılma açısı), dalganın o ortamdaki hızıyla doğru orantılıdır.
- Açı \( 50^\circ \) değerinden \( 30^\circ \) değerine düştüğü için dalga Y ortamına geçtiğinde yavaşlamıştır.
- Su dalgaları yavaşladığında daha sığ bir ortama geçmiş demektir.
- Bu durumda X ortamı derin, Y ortamı sığdır.
- ✅ Derinlikler arası ilişki: \( h_x > h_y \) şeklindedir.
Örnek 6:
Denizlerde oluşan dalgalar kıyıya yaklaştıkça neden birbirine yaklaşır ve daha yüksek görünmeye başlar? Günlük hayattaki bu durumu fizik kurallarıyla açıklayınız. 🏖️
Çözüm:
Bu durum tamamen su dalgalarının sığ ortamdaki davranışı ile ilgilidir:
- Kıyıya yaklaşıldıkça denizin derinliği azalır.
- Derinlik azaldığı için dalgaların hızı \( v \) düşer.
- Frekans sabit kaldığından, \( v = f \times \lambda \) gereği dalga boyu \( \lambda \) küçülür. Dalga boyunun küçülmesi, dalga tepelerinin birbirine yaklaşması demektir.
- Dalganın hızı azaldıkça enerjisi üst üste biner ve genliği (yüksekliği) artar, bu da dalgaların "şahlanmasına" neden olur.
Örnek 7:
Bir dalga leğeninde oluşturulan periyodik dalgaların hızı \( 12 \) cm/s, dalga boyu ise \( 4 \) cm'dir. Bu dalga leğeninin bir kısmına cam blok konularak derinlik azaltıldığında dalga boyu \( 2 \) cm olduğuna göre, sığ ortamdaki dalga hızı kaç cm/s olur? 🧪
Çözüm:
Ortam değişikliğinde değişmeyen tek nicelik frekanstır. Adım adım hesaplayalım:
- Önce kaynağın frekansını bulalım: \( v_1 = f \times \lambda_1 \)
- \( 12 = f \times 4 \) ise \( f = 3 \) Hz bulunur.
- Aynı kaynak sığ ortamda da aynı frekansta çalışır.
- Sığ ortamdaki hızı hesaplayalım: \( v_2 = f \times \lambda_2 \)
- \( v_2 = 3 \times 2 = 6 \) cm/s olarak bulunur.
- ✅ Sonuç: Dalga hızı yarıya düşerek \( 6 \) cm/s olmuştur.
Örnek 8:
Stroboskop ile dalga boyu ölçümü yapan bir öğrenci, derin ortamdan sığ ortama geçen dalgaları gözlemliyor. Öğrenci dalgaların sığ ortama geçtiğinde normale yaklaşarak kırıldığını fark ediyor. Bu gözlemden yola çıkarak dalgaların hızı ve ilerleme doğrultusu hakkında ne söylenebilir? 🧐
Çözüm:
Kırılma ve doğrultu değişimi arasındaki ilişki şöyledir:
- Dalgalar derin ortamdan sığ ortama geçerken hızları azalır.
- Hızın azalması, dalga cephesinin geride kalmasına ve doğrultusunun değişmesine neden olur.
- Işığın kırılmasında olduğu gibi, yavaşlayan dalgalar (az derinden çok sığa geçiş) normale yaklaşarak kırılır.
- Bu olay sırasında dalganın frekansı değişmezken, dalga boyu hızla doğru orantılı olarak küçülür.
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/10-sinif-fizik-dalgalar-yansima-ve-kirilma/sorular