10. Sınıf Fizik · 4. Ünite: Dalgalar
Rezonans ve Deprem
Salıncakta doğru anda itilirsen çok yükseğe çıkarsın; yanlış anda itilirsen neredeyse hiç. Ses bazen bir kadehi çatlatır. Ülkemiz aktif fay hatları üzerinde bulunduğu için deprem, hayatımızın gerçeklerinden biridir. Bu konuda doğal titreşim frekansını ve rezonansı tanıyacak, depremin odak noktası, merkez üssü, büyüklüğü ve şiddeti gibi kavramları ayırt edecek, doğru bilgi kaynaklarını sorgulayacak ve rezonansı kullanan basit bir deprem modeli önerip geliştireceksin.
Kazanımlar
- FİZ.10.4.6. Doğal titreşim frekansı, rezonans, odak noktası, merkez üssü, depremin büyüklüğü ve şiddeti kavramlarını tanımlar.
- FİZ.10.4.6. Rezonansın hangi koşulda oluştuğunu ve genliği nasıl etkilediğini salıncak, kadeh ve bina örnekleriyle açıklar; sönümlemenin rolünü belirtir.
- FİZ.10.4.6. Depremin büyüklüğü ile şiddetini birbirinden ayırır; şiddeti etkileyen etmenleri (odağa uzaklık, odak derinliği, zemin) yorumlar.
- FİZ.10.4.6. Rezonans ve depremle ilgili toplanan bilgilerin doğruluğunu kaynak ve kanıt açısından değerlendirir; depreme yönelik çıkarımlar yapar.
- FİZ.10.4.7. Binaların deprem sırasındaki davranışını anlatan basit bir model önerir, modelin sınırlarını belirler ve modeli sönümleme, kat sayısı, zemin gibi etmenlerle geliştirir.
Konu anlatımı
Salıncak, kadeh ve köprü: rezonansın gündelik yüzü
Doğal titreşim frekansı
Rezonans nedir? Genlik–frekans ilişkisi
Depremin kavramları: odak, merkez üssü, büyüklük, şiddet
Deprem ve rezonans: bina neden yıkılır?
Bilgiyi sorgulama: doğru mu, güvenilir mi?
Bilimsel model: depremi sınıfta modellemek
Çözümlü örnekler
Sık yapılan hatalar ve kavram yanılgıları
Simülasyonda dene
Anahtar terimler
- Doğal titreşim frekansı
- Bir cismin kendi hâline bırakıldığında titreştiği, cismin özelliklerine bağlı frekans.
- Zorlayıcı frekans
- Cismi dışarıdan periyodik olarak zorlayan etkinin frekansı.
- Rezonans
- Zorlayıcı frekans doğal frekansa eşit (yakın) olduğunda genliğin çok büyümesi.
- Sönümleme
- Titreşim enerjisinin ısıya dönüşerek genliğin azalması; rezonans tepesini alçaltır.
- Deprem
- Yer kabuğunda biriken enerjinin aniden açığa çıkıp dalgalar hâlinde yayılması.
- Odak noktası
- Depremin kırılmayla başladığı, yer içindeki nokta.
- Merkez üssü
- Odak noktasının yeryüzündeki dik izdüşümü.
- Depremin büyüklüğü
- Kaynakta açığa çıkan enerjinin ölçüsü; bir depremin tek değeri vardır.
- Depremin şiddeti
- Bir yerde hissedilen etki; uzaklığa, zemine ve yapıya göre değişir.
- Bilimsel model
- Karmaşık bir olayın temel özelliklerini temsil eden basitleştirilmiş düzenek ya da kurgu.
Örnek soru
Aşağıdakilerden hangisi rezonans olayının tanımıdır?
- Zorlayıcı titreşimin frekansı cismin doğal frekansına eşit (yakın) olduğunda cismin genliğinin çok büyümesi
- Bir cismin çok hızlı titreşmesi
- Bir dalganın bir engelden yansıyarak geri dönmesi
- Dalganın ortam değiştirirken doğrultusunu değiştirmesi
- Yer kabuğunda biriken enerjinin aniden açığa çıkması
Doğru cevap: A
Çözüm
Rezonans, zorlayıcı frekans ile doğal frekansın eşleşmesiyle ortaya çıkan genlik artışıdır.
1. Zorlayıcı etki ($f_d$) cismin doğal frekansına ($f_0$) yaklaşınca enerji aktarımı verimli olur ve genlik birikir.
2. C şıkkı yansımayı, D kırılmayı, E depremi anlatır; B şıkkı ise frekansın büyüklüğünü rezonansla karıştırmaktır.
Cevap: A.