Dizi izlemeyi seviyorsanız, Yüzüklerin Efendisi serisi The Rings of Power’dan haberiniz vardır. Eğer bu diziden haberiniz var ise, dizinin açılış kısmında ilginç geometrik şekilleri de fark etmiş olmanız olasıdır. Bazı şekillerin dizi açısından destansı bir anlamı olsa da bu şekillerin arkasında bilimsel bir olgunun var olduğunu bilmek ilginizi çekecektir. Adını Alman matematikçi ve fizikçi Ernest Chladni’den alan bu geometrik şekillere günümüzde Chladni figürleri denir.
Ernst Chladni (1756-1827), titreşimler üzerine yaptığı ufuk açıcı deneysel çalışmaları nedeniyle birçok tarihçi tarafından ‘akustiğin babası’ olarak kabul edilir. Kendisi 1780’lerde özellikle cam ve metal olmak üzere farklı ses veren cisimlerin titreşimi üzerinde çalışmalar yapmıştır. Tam da bu süreçte Chladni, ses dalgalarından görsel desenler üretmenin bir yolunu bulacaktı.
Chladni Figürleri Nedir?
levha üzerinde oluşturduğu formlar
Ses frekanslarının etkisiyle şekillenme olup olamayacağı yada bu şekillenmenin ne düzeyde olduğunu araştıran sanatçı deneyinde kare bir levha üzerine serpiştirdiği kum tanelerini kullandı. Bu deneyinin sonucunda keman yayının titreşimlerine göre levha üzerindeki kum taneciklerinin değişik şekiller aldığını fark edecekti. Düzenli seslerin etkisiyle levha üzerinde düzenli görüntüler oluşuyordu.
Müzisyen kulağına sahipti. Bu nedenle de frekanstaki küçük değişiklikleri kolayca ayırt ediyordu. Bu yüzden farklı frekansların farklı belirgin kalıplar ürettiğini fark etti ve bunları titizlikle kaydetti. Sesin titreşim frekansının şiddetine göre de şekiller karmaşıklaşıyordu. Sonucunda bu deneyle ses dalgalarını görünür hale getirmeyi başarmıştı. Ayrıca, plakaların üzerinde ortaya çıkacak kum modellerini tahmin eden bir formül de geliştirmişti. Farklı plakalar ile çalışmalarına devam etti.
Elde ettiği sonuçları 1787 tarihli Entdeckungen über die Theorie des Klanges ( Ses Teorisinde Buluşlar) adlı incelemesinde yayınladı. Bu çalışmasında 11 plaka kullanarak 166 şekil ortaya çıkarmıştı. Ancak en ufuk açıcı incelemesi, ona “akustiğin babası” lakabını kazandıran, elastik cisimlerin titreşimlerinin sistemik bir tanımı olan 1802 tarihli Die Akustik idi.
Chladni Figürleri Nasıl Oluşuyor?
Ses, bir nesne titreştiğinde oluşan bir dalgadır. Dalgaların bir saniyede ileri geri gitme sayısı, o sesin frekansıdır. Ölçü birimi Hertz’dir. Yani 1 Hz, 1 saniyede 1 ileri-geri harekete eşittir. Her malzemenin kendi parçacıklarının titreştiği belirli bir rezonans frekansı (veya doğal frekansı) vardır. Bir dalganın titreşimlere neden olması için frekansı nesnenin rezonans frekansı aralığında olmalıdır. Doğal frekans ve rezonans, ses çalışmasında önemli bir rol oynar. Chladni Modelleri, doğal frekansında titreşen bir plakanın düğüm çizgilerine toz veya kum yerleştiğinde oluşur. Sonucunda plaka çeşitli frekanslarda titreştiği için, yüzeyi üzerinde karmaşık ama simetrik desenler ortaya çıkar.
Chladni Bu Çalışmasını Aslında Yoktan Var Etmemişti
Ancak Chladni bu teoriyi yoktan var etmemişti. Aslında çalışmaları, kendisinden yaklaşık bir asır önce 1680 yılında titreşen cam plakalarda düğüm desenlerini gözlemleyen ilk kişi olan Robert Hooke’un çalışmasına dayanıyordu. Ancak Hooke çalışmasında kum yerine un kullanmıştı. 1960’larda İsviçreli bir doktor ve doğa bilimcisi olan Hans Jenny, kum, toz ve sıvıları kullanarak birçok deney yaptı. Sonrasında da bu fenomenleri keşfetmeye dayanan Cymatics ( Siyamatik) adlı mistik bir disiplin kurdu.
Chladni’nin tekniği kısa sürede keman yapımcıları ve diğer enstrüman yapımcıları için hayati bir araç haline geldi. Bu tekniğin değişik versiyonları halen müzik aletlerinin imalatında kullanılmaktadır. Özellikle Violin,gitar ve çello üretiminde eski ustalar bu teknikten vazgeçmezler. Bununla birlikte, modern Chladni plakaları elektroniktir. Yani bir keman yayını nasıl tutacağımızı bilmemize gerek yoktur.
Bir sonraki bölümü izlemek için ekran karşısına oturduğunuz zaman, dizinin başlangıcında yer alan kalıpları izlemek için bir dakikanızı ayırın. Tam olarak neden bahsettiğimizi anlamadıysanız bu videoya bir göz atın. Gördüğünüz şeyler sihir değil, bilimdir.
Kaynaklar ve ileri okumalar
- Chladni figures. the mysterious patterns in ‘The Rings of Power’ title sequence have some serious science behind them. Yayınlanma tarihi: 6 ekim 2022; Bağlantı: https://www.zmescience.com
- July 8, 1680. The First Experiments that Inspired 18th Century “Chladni Figures” Yayınlanma tarihi: Temmuz 2017; Bağlantı: https://www.aps.org/
Dip Not:
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım
Matematiksel
