Bardak Parçalayan, Köprü Yıkan: Rezonans

Opera sanatçılarının seslerini kullanarak bardak kırdığını filmlerde görmüşsünüzdür. Uygun adım yürüyen askerlerin koca köprüleri salladığını da duymuş olabilirsiniz.

Bunlar gerçek olabilir mi? Cevabımız evet.

Üstelik siz de her salıncak salladığınızda bu yıkıcı etkiyi oluşturan fiziksel prensibi kullanıyorsunuz.

Periyod, Frekans, Rezonans

Frekans ve periyod kelimeleri zaman zaman günlük hayatta kullanıldığı için fizik biliminde hangi manaya karşılık geldiğini bir örnekle hatırlayalım.

Salıncakta sallanan bir çocuğun bir gidiş gelişi yani bir döngüyü tamamlaması için geçen süre periyod olarak adlandırılır. Birim zamanda, örneğin bir saniyede yaptığı döngü sayısı ise o hareketin frekansı olur.

Bir cisme vurduğunuzda veya onu kopardığınızda, herhangi bir kuvvetle etkileşime geçtiğinde cisim titreşir, fakat bazı frekanslarda titreşmeye çok daha yatkın olur. Bu frekanslara rezonans veya doğal frekans denir.

Bu frekanslarda cisme etkiyecek kuvvetler enerji olarak cisme çok daha büyük verimle aktarılır. Yeterince büyük bir enerjinin cisme aktarılması çarpıcı ve yıkıcı etkilere yol açabilir. Burada “yeterince büyük bir kuvvet uygulanırsa” demediğimize dikkatinizi çekiyoruz.

Salıncakta sallansak

Salıncak örneğimize geri dönelim. Pek çoğumuz, bir salıncağı ne kadar kuvvetle itersek itelim salıncağın daha ileriye ve yükseğe gittiğini, fakat bize geri gelme süresinin pek değişmediğini fark etmiştir. Bu frekans salıncağın rezonans frekansıdır.

Bu frekansta uyguladığımız kuvvetin kazandırdığı enerji (sürtünmeden kaynaklanan kayıp enerjiden büyük olmak kaydıyla) ve uygulanan kuvvet küçük olsa bile, salıncağı hep daha yukarılara çıkarır. Salıncağı bu frekanstan farklı bir frekansta sallamaya çalışmanız büyük bir ihtimalle salıncağın size çarpmasıyla sonuçlanacaktır.

Bardakları sesle parçalamak

Bardağa parmağınızla vurduğunuzda çıkan tınlama sesinin frekansı, o bardağın doğal frekansı yani rezonans frekansıdır.

Titreşen bardak havayı titreştirir. Kulağımızın duyma aralığında olan bu titreşimi bir tınlama sesi olarak duyarız. Bu frekanstaki bir sesi daha şiddetli olarak üretebilirsek bu ses bardağı titreştirmeye başlar. Eğer sesin şiddeti yeterince yüksekse bu titreşimlerin genliği bardağın esnekliğini aşar ve bardak kırılır. Burada sesin şiddetinden daha çok, frekansı önemlidir.

Aşağıdaki videoda bardağın laboratuvarda hazırlanan bir düzenekle nasıl titreştiğini ve parçalandığını görebilirsiniz.

Köprüleri Yıkmak

Köprü üzerinde periyodik adımlarla yürüyen askerlerin adımlarının frekansı, köprünün doğal frekanslarından birine denk gelirse köprüyü gerçekten sallayabilir.

1940 yılında 65 km/sa civarındaki hızla esen rüzgârın etkisiyle yıkılan Tacoma Narrows Bridge isimli köprü de çok daha şiddetli esen rüzgârlara dayanıklı olacak şekilde yapılmasına rağmen rezonans sebebiyle yıkılmıştır.

Daha detaylı bir inceleme isterseniz bu yazıya da göz atabilirsiniz.

Murat Yıldırım

Bilim ve Teknik Dergisi Mart 2013

Matematiksel

Matematiksel

Bu yazı gönüllü yazarlarımız tarafından hazırlanmış veya sitemiz editörleri tarafından belirtilen kaynaktan aslına uygun kalınarak eklenmiştir.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu
Kapalı