Rezonans, birlikte titreşmektir: bir cisme tam kendi doğal frekansında bir titreşim gelirse, her titreşim bir öncekinin üstüne eklenir ve genlik gitgide büyür. Başka bir frekansta, ne kadar sert itersen it, neredeyse hiçbir şey olmaz, çünkü itmeler birbirini götürür. Yani mesele zamanlamadır, kuvvet değil.
Bu videoyu English ve Türkçe olarak da dinleyebilirsin. Dilini oynatıcıdaki dişli simgesi altından, Ses parçası ve Altyazı bölümünden seç.
Bir bardağa var gücümle şarkı söylüyorum, ve hiçbir şey olmuyor. Bu, ne kadar gür söylediğimle ilgili değil. Bu videoda bazı şeylerin neden birden birlikte titreştiğini, çoğununsa titreşmediğini göreceksin.
Titreşebilen her şeyin bir doğal frekansı vardır: ona vurduğunda kendiliğinden titreştiği tempo. Dışarıdan tam o frekansta bir titreşim gelirse, cisim ona uyar ve genlik gitgide büyür. Buna rezonans denir. Başka bir tempoda bir titreşim gelirse, o titreşim ne kadar güçlü olursa olsun neredeyse hiçbir şey olmaz. Bunu salıncakta görürsün: doğru anda verilen küçük itmeler, bir kez sert itmekten çok daha yükseğe çıkarır. Ve bir bardağın neden yine de neredeyse hiç kırılmadığını da görürsün: sönümleme de vardır, yani hem doğru sese hem yeterli gürlüğe ihtiyacın olur. Bu sadece sesle de ilgili değil, çünkü bir yaya köprüsü ve bir tribün tam aynısını yapar.
Lise fiziği, ses konusu. Ortada bir soru ve bir sessizlik var: orada durdur ve önce kendin düşün.
Bu videoda
Anlatımın tamamı, yazılı olarak
Sorun
0:00Bu bardağa var gücümle şarkı söylüyorum. Var gücümle. Ve hiçbir şey olmuyor. Mesele ne kadar gür söylediğim değil.
Her şeyin bir temposu vardır
0:15Bir bardağa vur. Bir ses duyarsın. Bir daha vur, ve tam aynı sesi duyarsın. Başka bir bardak al, o da başka bir ses verir, ama o da her seferinde aynıdır. Bu tesadüf değil. Titreşebilen her şeyin, kendiliğinden titreştiği bir tempo vardır. Vurursan, o tek tempoda titreşir ve başka hiçbir tempoda değil.
0:36Bu tempoya, o cismin doğal titreşim frekansı deriz. Onu rezonans frekansı olarak da görürsün.
Rezonans nedir
0:45Ve şimdi işin güzel yanı. Dışarıdan tam o doğal frekansa sahip bir titreşim gelirse, cisim ona uyar. Aynı frekansta titreşmeye başlar, kaynağınkiyle. Buna rezonans denir. Başka bir frekansta bir titreşim gelirse, neredeyse hiçbir şey olmaz. Cisim bir yandan itme alırken tam öbür yana gitmek ister, ve bu ikisi birbirini götürür.
1:12Yani mesele ne kadar titreşim geldiği değil. Mesele frekansın uyup uymadığı. Salıncakta birini itiyorsun. Hangisi daha iyi işler: bir kez çok sert itmek mi, yoksa sürekli küçük itmeler mi?
Doğru anda küçük itmeler
1:29Bir kez itmiş olan herkes cevabı biliyor. Doğru anda verilen küçük itmeler seni, bir kez sert itmekten çok daha yükseğe çıkarır. Salıncağın frekansını hesaplayabilirsin. İpleri iki metreyi geçen bir salıncak, bir gidip gelme için yaklaşık üç saniye harcar, ve bu, saniyede sıfır virgül otuz üç titreşim eder.
1:51Tam o frekansta itersen, her itme, salıncak zaten o yöne giderken ulaşır. O zaman her itme, zaten var olanın üstüne eklenir. Saniyede üç bulursan, bir bölü üçü ters çevirmişsindir. Ve benim hatam buradaydı. Gür söyledim, ama doğru frekansta değil.
2:15Rezonans frekansında değil.
Neden yine de neredeyse hiç olmaz
2:18Bardağa dönelim. O bardağın sesini tam olarak söylersen, birlikte titreşir, ve her titreşim genliği biraz büyütür. Yeterince uzun sürerse, kenar artık uyamaz ve kırılır. Ama ters yönde çalışan bir şey var. Titreşen bir cisim enerji de kaybeder, havaya ve kendine.
2:40Buna sönümleme denir, ve o hep vardır. Yani genlik, ancak sönümlemenin aldığından fazlasını verdiğin sürece büyür. Bu yüzden bir değil, aynı anda iki şey gerekir. Tam doğru ses, ve yeterli gürlük. Tam olarak söylersek yüz desibelin üstünde. O videolarda neden yanında bir amfi durduğunun, ve benim masada neden başaramadığımın nedeni bu.
Aynı olay, ama işe yarar hâli
3:08Rezonans sadece bir şeyleri kıran bir olgu değildir. Bir çalgının duyulabilmesinin de nedenidir. Titreşen gergin bir tel tek başına çok az havayı harekete geçirir. Ondan neredeyse hiçbir şey duymazsın. O teli içi boş bir kutuya koyarsan, kutudaki hava da birlikte titreşir, telle aynı frekansta.
3:30Bu sayede ses güçlenir. Titreşen bir şeyi masanın üstüne koy, aynısını duyarsın: aynı titreşim, birden çok daha gür, üstelik hiç enerji eklemeden.
Nerede yanlış gider
3:43Bu, sadece sesle ilgili değil. Bir köprü kendiliğinden yaklaşık saniyede bir ile üç kez sallanır. Yürüyen bir kol saniyede yaklaşık iki adım atar. Yani bu ikisi denk gelebilir, ve o zaman her adım bir öncekinin üstüne eklenir, tıpkı salıncaktaki gibi.
4:02Bu yüzden gerçek bir kural: askerler köprüde adımı bozar. Adım bozulunca adımlar karışır ve birbirini götürür. Aynısı, seyircinin tempo tutarak zıpladığı bir tribün için de geçerlidir. Sorun onların ağırlığı değil, çünkü o ağırlık orada dururken de var.
4:23Sorun rezonans frekansı. Hatırlanacak üç şey. Bir: titreşebilen her şeyin kendi doğal frekansı vardır. İki: tam o rezonans frekansında bir titreşim gelirse, cisim aynı frekansta birlikte titreşir ve genlik gitgide büyür. Buna rezonans denir.
4:45Üç: mesele zamanlama, kuvvet değil. Yanlış anda sert itmek hiçbir şey yapmaz, ve doğru anda küçük itmeler her şeyi yapar. İki soru. Birinci soru: bir çamaşır makinesi bütün zemini titreştiriyor, ama sadece belirli bir devirde. Neden tam orada, daha yüksek bir devirde değil?
5:05İkinci soru: biri, hangi ses olursa olsun çok gür bağırarak da bir bardağı kırabileceğini söylüyor. Doğru mu? Birincisi: o tek devirde tamburun frekansı, zeminin rezonans frekansıyla çakışır. O zaman her dönüş bir öncekinin üstüne eklenir. Tambur hızlanırsa, frekans artık uymaz ve az şey olur.
5:34Ve ikincisi: hayır. Bağırmak çok gürlük verir, ama içinde her şeyin karıştığı dağınık bir sestir. Onun ancak küçük bir kısmı bardağın sesindedir, ve gerisi işe yaramaz. İkisi birden gerekir: rezonans frekansını tutturmak ve yeterli gürlük. Artık bazı şeylerin neden birden birlikte titreştiğini ve çoğunun titreşmediğini biliyorsun, ve gürlüğü değil, rezonans frekansını tutturman gerektiğini.
6:04Aynı sesi çalan iki çalgının neden farklı duyulduğuna dair kanalda ayrı bir video var.
Sık sorulan sorular
Bir bardağa çok gür bağırınca neden kırılmaz?
Çünkü bağırmak, içinde her türlü frekansın karıştığı dağınık bir sestir; onun ancak küçük bir kısmı bardağın sesindedir. İkisi birden gerekir: rezonans frekansını tutturmak ve yeterli gürlük, yüz desibelin üstünde.
Doğal frekans ile rezonans frekansı arasındaki fark nedir?
İkisi aynı şeyin iki adıdır: bir cisme vurduğunda kendiliğinden titreştiği tempo. Rezonans frekansı denmesinin nedeni, gelen bir titreşimin cismi tam o frekansta rezonansa sokmasıdır.
Askerler köprüde neden adım bozar?
Çünkü bir yaya köprüsü kendiliğinden saniyede yaklaşık bir ile üç kez sallanır, yürüyen bir kol ise saniyede yaklaşık iki adım atar. Bu ikisi denk gelebilir, ve o zaman her adım bir öncekinin üstüne eklenir, tıpkı salıncaktaki gibi. Adım bozulunca adımlar karışır ve birbirini götürür.
Sönümleme nedir?
Titreşen bir cismin havaya ve kendine kaybettiği enerjidir, ve her zaman vardır. Genlik, ancak sönümlemenin aldığından fazlasını verdiğin sürece büyür. Rezonans için doğru sesin yanında yeterli gürlüğün de gerekmesinin nedeni budur.
Bir tel, içi boş bir kutunun üstünde neden daha gür duyulur?
Çünkü kutudaki hava, telle aynı frekansta birlikte titreşir. Tek başına bir tel çok az havayı harekete geçirir, bu yüzden ondan neredeyse hiçbir şey duymazsın. Bu, rezonansın yıkıcı değil işe yarar hâlidir.
Yanlış anda sert itmek hiçbir şey yapmaz. Doğru anda küçük itmeler her şeyi yapar.
Physics with Thomas lise öğrencileri için fizik anlatıyor. Ekranda hiç kelime yok, bu yüzden gördüğün her dilde çalışıyor.
Hakkımda
Adım Thomas Schuurmans; fiziğe ve şeylerin neden böyle çalıştığını anlamaya karşı bir tutkum var. İstediğim şey, gençlerin daha sık “bu neden böyle?” ve “bu nasıl çalışıyor?” diye sorması ve fiziğin araçlarını onlara kolay ve görülebilir bir biçimde vermek.
2003 yılında Delft Teknik Üniversitesi'nde uygulamalı fizik alanından mezun oldum. Sonrasında yirmi yılı aşkın süre eğitim dışında çalıştım: önce TNO adlı uygulamalı araştırma enstitüsünde, sonra bir tasarım ajansında ve nihayet Proportion Global'i kurarak; onunla Afrika, Latin Amerika ve Güney Asya'da inovasyon sorularına çalışıyorum. Bu iş fiziğe sandığınızdan çok benziyor: çözümden başlama, önce neyin olup bittiğini anla, bir şey dene, yanıl ve yeniden bak.
2026'dan beri hem alt hem üst sınıflarda fizik öğretiyorum ve tam öğretmenlik yetkim için Amsterdam Üniversitesi'nde yüksek lisansa başladım. Orada öğrendim ki bir lise öğrencisinin yeni bir konuya gerçek dikkati yaklaşık yedi dakika sürüyor. Benim zaafım ise tam da konunun etrafında fazla hikâye anlatmak.
Fikir buradan doğdu: tek bir konuyu net ve görsel biçimde, o yedi dakikanın içinde anlatan videolar. Onları kendi öğrencilerim için yapıyorum. Sonra herkese açık hale getiriyorum, çünkü iyi bir anlatım, nerede yaşarsan yaşa ve hangi dilde düşünüp konuşursan konuş, ona ihtiyacı olan herkesin erişebileceği yerde olmalı.