🎓 10. Sınıf
📚 10. Sınıf Fizik
💡 10. Sınıf Fizik: Dalgalarda kırılma ve yansıma Çözümlü Örnekler
10. Sınıf Fizik: Dalgalarda kırılma ve yansıma Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
Esnek bir yayda oluşturulan baş yukarı bir atma, yay ucundaki sabit uca doğru ilerlemektedir. Bu atmanın sabit uçtan yansıdıktan sonraki yönü ve şekli (baş yukarı/baş aşağı) nasıl olur? 💡
Çözüm:
Yay dalgalarında yansıma kurallarına göre şu adımlar izlenir:
- Sabit Uç Kuralı: Sabit uca çarpan bir atma, uç noktası hareket edemediği için bir tepki kuvvetiyle karşılaşır ve ters dönerek yansır.
- Bu durumda, gelen baş yukarı atma, yansıdıktan sonra baş aşağı olur. ✅
- Yansıma sırasında ortam değişmediği için atmanın hızı, genişliği ve genliği (ideal durumda) değişmez.
- Atma geldiği yöne doğru, yani ters yönde hareketine devam eder.
Örnek 2:
Bir ucu serbest bırakılmış (halka yardımıyla sürtünmesiz hareket edebilen) bir yayda oluşturulan baş aşağı bir atma, serbest uca çarptığında yansıyan atmanın özelliği ne olur? 📌
Çözüm:
Serbest uçta yansıma olayını şu şekilde açıklayabiliriz:
- Serbest Uç Kuralı: Serbest uca gelen bir atma, uç noktası serbestçe hareket edebildiği için ters dönmeden yansır.
- Gelen atma baş aşağı olduğu için, yansıyan atma da yine baş aşağı olarak yoluna devam eder. ✅
- Atmanın hızı ve dalga boyu gibi fiziksel özellikleri yansıma sonucunda değişikliğe uğramaz.
Örnek 3:
Bir dalga leğeninde oluşturulan doğrusal su dalgaları, düz bir engele \( 40^\circ \) gelme açısı yapacak şekilde gönderiliyor. Dalgaların engelden yansıma açısı kaç derece olur? 🌊
Çözüm:
Su dalgalarının düz engelden yansıması, ışığın düzlem aynada yansıması ile aynı kurallara tabidir:
- Yansıma Kanunu: Dalgaların engel normali ile yaptığı gelme açısı, yansıyan dalgaların normalle yaptığı yansıma açısına her zaman eşittir.
- Soruda gelme açısı \( i = 40^\circ \) olarak verilmiştir.
- Bu durumda yansıma açısı da \( r = 40^\circ \) olur. ✅
- Unutulmamalıdır ki; dalga cephesinin engelle yaptığı açı ile dalganın ilerleme doğrultusunun normalle yaptığı açı birbirine eşittir.
Örnek 4:
Derin ortamdan sığ ortama geçen doğrusal su dalgaları için aşağıdakilerden hangileri azalır? 🤔
I. Dalganın hızı
II. Dalganın frekansı
III. Dalga boyu
I. Dalganın hızı
II. Dalganın frekansı
III. Dalga boyu
Çözüm:
Su dalgalarında kırılma ve ortam değişikliği analiz edildiğinde:
- Hız (v): Su dalgalarının hızı sadece derinliğe bağlıdır. Derinlik azaldıkça (sığ ortama geçişte) dalganın hızı azalır. (I doğru)
- Frekans (f): Frekans sadece dalga kaynağına bağlıdır. Ortam değişikliği frekansı değiştirmez. (II yanlış)
- Dalga Boyu (x): Dalga denklemi \( v = x \times f \) şeklindedir. Frekans sabitken hız azaldığı için dalga boyu da azalır. (III doğru)
- Sonuç: Hız ve dalga boyu azalır. ✅
Örnek 5:
Derinliği her yerde aynı olan bir dalga leğeninde \( x_1 = 10 \) cm dalga boylu dalgalar, farklı derinlikteki bir ortama geçince dalga boyu \( x_2 = 5 \) cm oluyor. İlk ortamdaki hız \( v_1 = 20 \) cm/s ise, ikinci ortamdaki hız \( v_2 \) kaç cm/s olur? 📏
Çözüm:
Kırılma olayında hız ve dalga boyu arasındaki doğru orantı ilişkisini kullanırız:
- Bağıntımız: \[ \frac{v_1}{v_2} = \frac{x_1}{x_2} \]
- Verilen değerleri yerine yerleştirelim:
- \[ \frac{20}{v_2} = \frac{10}{5} \]
- Buradan oran \( 2 \) çıkar: \[ \frac{20}{v_2} = 2 \]
- İçler dışlar çarpımı yaparsak: \( 2 \times v_2 = 20 \)
- Sonuç olarak \( v_2 = 10 \) cm/s bulunur. ✅
- Dalga boyu yarıya düştüğü için hız da yarıya düşmüştür.
Örnek 6:
Bir öğrenci dalga leğeninde sabit frekanslı bir kaynakla dalgalar üretiyor. Leğenin bir kısmına cam plaka yerleştirerek suyun bir kısmını sığlaştırıyor. Dalgaların sığ bölgeye geçerken normale yaklaşarak kırıldığını gözlemliyor. Bu gözlemden yola çıkarak dalgaların hızı ve derinliği hakkında ne söylenebilir? 🔍
Çözüm:
Öğrencinin yaptığı deneyi fiziksel prensiplerle açıklayalım:
- Dalgalar derin ortamdan sığ ortama geçerken hızları azalır.
- Hızı azalan dalgalar, ilerleme doğrultusu olarak normale yaklaşacak şekilde yön değiştirirler.
- Bu durum, ışığın az yoğun ortamdan çok yoğun ortama geçişine benzer.
- Çıkarım: Dalgaların normale yaklaşması, o bölgenin daha sığ olduğunu ve dalga hızının azaldığını kanıtlar. ✅
Örnek 7:
Okyanuslarda oluşan dev dalgaların (tsunami gibi) kıyıya yaklaştıkça hızlarının azalmasına rağmen yüksekliklerinin (genliklerinin) aşırı derecede artmasının sebebi nedir? 🌊🏠
Çözüm:
Bu durum dalgaların sığlaşan ortamdaki davranışıyla açıklanır:
- Kıyıya yaklaştıkça suyun derinliği azalır.
- Derinlik azaldığı için dalganın hızı ve dalga boyu küçülür.
- Enerjinin korunumu ilkesi gereği, hızı azalan dalganın taşıdığı enerji genliğin (yüksekliğin) artmasına neden olur.
- Ayrıca dalganın alt kısmı tabana sürrtünerek yavaşlarken, üst kısmı daha hızlı hareket eder ve dalga kıyıya doğru "devrilir". ✅
Örnek 8:
Doğrusal su dalgalarının çukur (içbükey) bir engele doğru gönderildiği bir düzenekte, yansıyan dalgaların bir noktada toplandığı görülüyor. Bu olayla ilgili; I. Toplanma noktasına odak noktası denir, II. Yansıyan dalgalar daireselleşir, III. Dalgaların hızı artar ifadelerinden hangileri doğrudur? 🎯
Çözüm:
Çukur engelden yansıma özelliklerini inceleyelim:
- Odaklanma: Doğrusal dalgalar çukur engele çarptığında, engelin şeklini alarak daireselleşir ve bir noktada odaklanırlar. Bu noktaya odak noktası denir. (I ve II doğru)
- Hız Değişimi: Yansıma olayı aynı ortamda gerçekleştiği için (derinlik değişmediği sürece) dalgaların hızı değişmez. (III yanlış)
- Sonuç: I ve II doğrudur. ✅
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/10-sinif-fizik-dalgalarda-kirilma-ve-yansima/sorular