Ses Ve Sesle İlgili Kavramlar

'Ders notları' forumunda SümbüL tarafından 2 Aralık 2009 tarihinde açılan konu


  1. Ses
    Sesle ilgili kavramlar

    Ses Ve Sesle İlgili Kavramlar
    Ses atmosferde kulağımız tarafından algılanabilen periyodik basınç değişimleridir. Fiziksel boyutta ses, hava katı sıvı veya gaz ortamlarda oluşan basit bir mekanik düzensizliktir. Bir maddedeki moleküllerin titreşmesi sonucunda oluşur.
    Ses veren her madde bir ses kaynağıdır. Ses kaynaktan aldığı enerjilerle titreşerek yayılırlar. Titreşen cisimler esnek olup sesi oluşturur. Esnek olan cisimler ses dalgaları meydana getirebilir ve ses dalgalarını iletebilir. Ses mekanik dalga olduğu için yayılması için bir ortama ihtiyaç duymaktadır. Ses dalgaları ortamlarda sıkışma ve genleşme şeklinde boyuna ilerleyen dalgalardır. Ses dalgalarının basıncı olup girişim sunucu vuru oluştururlar.
    Sesin bir frekansı, boyu, periyodu ve hızı bulunmaktadır. Bir saniye içerisindeki titreşim sayısına sesin frekansı denir. Birimi ise Hertz (Hz)dir. Dalga boyu, bir ses dalgasının oluşması için sesin aldığı yoldur. Sesin hızı normal koşullarda; havada 340, tahtada 4000-6000, suda 3000-5000, çelikte ise 8000 m dir.Ses boşlukta yayılmaz.Çünkü:titreşen bir cismin sıkışıp genleşmesine yol açabilecek atom ya da molekül gibi tanecikler yoktur. Ancak uzay boşuk değildir.


    Tüm sesler şu ya da bu şekilde oluşan titreşimlerin sonucudur. Hava basıncının meydana getirdiği etkiden yararlanılarak, mikrofonlar aracılığıyla sesin elektriğe çevrilmesi sağlanmıştır. Bunun tersi bir işlemle de elektriğin sese çevrilmesi mümkün olmaktadır. Elektriğin sese çevrilmesi de hoparlör vasıtası ile gerçekleşmektedir.

    İnsan gözünün görüş alanı sınırlıdır. Yaklaşık 120° ‘lik bir açı ile görme yapabiliriz. Ama kulak için bir görüş alanından bahsedilemez. Ses hangi yönden gelirse gelsin kulak tarafından duyulabilir. Bu duyma için ses kaynağına doğru bir yönelme gerekmez. Ses kaynağının yerini bulmak için iki kulak arasındaki uzaklık farkı kullanılır. Çünkü iki kulak arasındaki ses şiddeti farklıdır. İşitme duyumuzun ayrı bir özelliği ise, onu gözden ayrı olarak kullanabiliriz. Bir şeye bakabilir ama başka bir yöndeki sesle ilgilenebiliriz. Nasıl ki ışıkta bir görülebilir alan varsa seste de bir duyulabilir alan vardır. İşitmede de görmedeki gibi eşsiz bir sanat vardır.

    Her titreşimin bir frekansı vardır ve insan kulağı 16Hz ile 16.000 Hz arasındaki frekansları duyabilirler. Bu alanın altındaki ve üstündeki frekanslar işitilmekten çok algılanabilirler. İnsan kulağı işitilebilir frekansları eşit olarak algılayamaz. Ses yoğunluğuna bağlı olarak en iyi orta frekanslar algılanabilir.

    Ses belli ortamlarda yayılarak ilerleyebilir. Sesin değişik ortamlardaki hızları da değişiktir. Havada ki ilerleme hızı saniyede 343 metre iken suda ortalama 1400 metre, katı cisimlerde ise saniyede 6000 metredir.

    Konuşan kişi yaklaştıkça sesin duyulabilirliğide artar. Buna ses yakınlığı denir. Ses yakınlığı, kullanılan mikrofonun türüne, mekânın akustiğine, ses kaynağının gücüne, mikrofona gelen doğrudan ve yansıyan sinyallere göre değişme gösterir. Yer değiştiren moleküllerin sayısı büyüdükçe ses dalgası da büyüyecektir. Hareket eden her molekül sayısı bir ses dalgasının büyüklüğünü belirler ve bu genlik olarak adlandırılır. Genliğin subjektif etkisi ses yoğunluğu (loudness) olarak adlandırılır. Ses yoğunluğu dB olarak gösterilir. İnsanlar 0 dB ile 120 dB arasında bir ses yoğunluğu alanını işitebilirler. Bu alan “dynamic range” olarak isimlendirilir.

    Saniyede bir titreşimin tamamlanmasıyla oluşan devir sayısı o sinyalin frekansı olarak adlandırılır. Saniyede 100 titreşim devri tamamlanıyorsa onun frekansı 100 Hertz’dir.

    [​IMG]

    Bir titreşimin şiddeti belirli bir sınırı geçtiğinde o ses artık duyulmaz olur. Yani ses çok kuvvetli olduğunda duyulmaz olur. Ama kulakta bir acı duygusu uyandırırlar. Ama alt sınır için böyle bir acı söz konusu değildir. İnsan kulağının ağrı sınırı 130 dB’dir. Bu oldukça geniş ve mükemmel bir aralıktır. Bu aralığa şimdiye kadar hiçbir mikrofon ulaşamamıştır. Peki, nedir bu dB(desibel)?Kulağın işitebilip ayırt edeceği en küçük ses miktarıdır. Pratikte watt’dan çok desibel kullanılır.
     



  2. Cevap: Ses Ve Sesle İlgili Kavramlar

    Frekansı,yani saniyedeki titreşim sayısı yüksek sesler tiz,frekansı düşük sesler pes olarak adlandırılır.
    Tiz sesler ile pes sesleri birbirinden ayıran özelliğe sesin yüksekliği denir.
    Frekans,ses çıkaran cismin uzunluğuna,kalınlığına ve cinsine göre değişir.
    Kemandaki ince tel,kalın tele göre daha yüksek ses verir.
    Kadın sesinin daha tiz olmasının nedeni,ses tellerinin ince oluşudur.
    Frekansları saniyede 20.000’den fazla olan sesler ultrasyon (ses ötesi) olarak nitelenir.
    Bu sesleri insanlar duyamaz,ama bir köpek duyabilir.
    Sesin kuvvetli veya zayıf oluşuna sesin şiddeti denir.
    Sesin şiddeti,titreşimin genliği ve ses kaynağının uzaklığı ile değişir.
    Aynı şiddet ve yükseklikteki seslerin ayırt edilmesini sağlayan özellik tını,yani ton’dur.
    Keman ve saksafonca verilen aynı notanın hangisinden çıktığını anlamamızın nedeni,ses tınılarının farklı olmasıdır.

    Ses ve Sesle İlgili Kavramlar

    1. Ses

    Kısaca, İşitsel duyulanmayı doğuran fiziksel olaylardır şeklinde tanımlanabilen ses, fizik bakımından, içinde iletildiği maddesel ortamın elementlerinin esnek bir titreşimi ya da, bu ortamda yapılan devirsel basınç değişmesi gibi düşünülebilir.
    Sesi içinde iletildiği maddesel ortamın elementlerinin esnek bir titreşimi gibi düşünelim. Bu titreşimde, ortamın elementleri (örneğin havanın molekülleri) devirsel hareketler yaparlar. Bu hareketler basit yada karmaşık olduğu gibi devirsel olmayabilirler de. Fizikte ve müzik akustiğinde ses terimi yerine daha çok gürültü terimi kullanılır. [2]

    2. Sesin Ortamla İlgili Özellikleri

    * Sesin yayılma hızı
    * Sesin iletilmede yutuluşu

    Sesin bir ortam tarafından iletilebilmesi, yani bir ortam içinde yayılabilmesi için, o ortamın belirli bir esnekliği olması gerekir. Bunun daha iyi anlaşılabilmesi için ortamın iki sınır durumunun bilinmesi gerekir.
    Başlatılan bir hareketin bir ortamda yayılabilmesi için o ortamda belirli bir esnekliğin bulunması şarttır. İki sınır durumundan birincisi tam katı bir ortamın özelliğini, ikincisi plastik bir ortamın özelliğini belirtir.
    Madde süreksiz olduğundan tam katı maddesel bir ortam yeryüzünde yoktur. Buna karşılık türlü ses ve mekanik titreşimlere göre oldukça plastik nitelik gösteren ortamlar vardır. Bunlardan akustikte, özellikle ses yutuculukta yararlanılır. [2]

    2.1. Sesin Yayılma Hızı
    Sesin yayılma hızı ortamın özellikleriyle ilgilidir. Sesin yayıldığı ortamlar arasında havanın özel bir önemi vardır. Havanın yoğunluğu sıcaklıkla değiştiğinden hava içinde sesin yayılma hızı da küçük oranda değişir. [2]

    2.2. Sesin İletilmede Yutuluşu
    Ses, bir ortam içinde yayılırken, bu ortamın bazı özelliklerine bağlı olarak yutulur. Önemli olan, sesin bir ortam içinde yayılırken yutulması değil, bir yüzeyde yansırken yutulmasıdır.

    3. Sesin Titreşim Hareketleriyle İlgili Özellikleri
    Titreşim: Bir elementin aynı noktadan peş peşe iki geçiş arasındaki hareketine titreşim denir.
    Frekans: Bir saniyedeki titreşim sayısının adıdır. Frekans “f” ile gösterilir. Frekansı yaklaşık olarak 16 ila 16000 arasında olan titreşimler insanda işitsel duyulanma doğurur. Frekansın birimi “Hertz” (Hz)’dir. Bir hertz saniyede bir titreşimdir.
    Devir süresi: Bir titreşimin süresidir. Devir süresi birimi saniyedir. Çok kısa devir süreleri için milisaniye kullanılır.
    Genlik (Hareketin genişliği): Bir titreşim hareketinde ortamın elementlerinin bu titreşim hareketleriyle gidip geldikleri uzaklığın adıdır. Başka bir deyimle, titreşimdeki bir elementin yarım devir süresi içinde geçtiği yolun uzunluğudur.
    Genlik uzunluk ölçüleriyle ölçülür. Sessel titreşimlerin genliği yaklaşık olarak 0.1 ile 100 mikron arasında değişir.
    Dalga boyu: Titreşim hareketinin yayılışı sırasında bir devir süresi içinde gittiği uzaklığın adıdır. [2]

    4. Sesin Yeğinliği
    Sesin yeğinliği fiziksel ve fizyolojik yeğinlik olarak ikiye ayrılır, birimi desibel’dir. “dB” ile gösterilir. Yapı akustiğinin iki ana bölümünde de yani hem hacim akustiğinde hem de sessizleştirmede önemli olan, insan kulağının duyarlılığına göre değişen işitsel yani fizyolojik yeğinliktir. Yeterli sayıda frekans ve yeğinlikler için tekrarlanarak değişik frekanslarda eşit duyulanma doğuran yalın seslerin fiziksel yeğinlikleri bulunur ve buna “Fon” adı verilir [3].

    5. Seslilik
    Seslilik işitsel duyulanmanın büyüklüğünü gösterir. Seslilik birimi son’dur. Bir son 40 Fon’luk ses yada gürültünün sesliliğidir. Son “S” harfi ile gösterilir. [3]

    6. Yeğinliğin Ölçülmesi
    1961’de Uluslar arası Elektronik Kurulu’nca standartlaştırılan ses ölçme aracı (sonometre = ses ölçer) basit ve kullanılışı kolaydır. Bu araç belirli frekanslara göre çok duyarlı mikrofon, frekanslara göre değişik söndürücü örüleri bulunan ve dB’e göre ayarlanmış göstergeli bir amplifikatörden ibarettir.
    Fletchere 40, 70 ve 100 Fon’a grafikte eğriler oluşturmuştur. Bu eğrilere A, B, C eğrileri veya cevap eğrileri de denir. Ölçümlerde bu cevap eğrileri büyük ölçüde kullanılır. Sonometreler, mikrofona tek yönden gelen düzlem ses dalgalarına göre ayarlanır. Bu yön aracın yapımcısına verilir. Bu araçlar açık havadaki ölçmelerde iyi sonuç verir. Kapalı hacim ölçmeleri için bütün yönlerden gelen ses dalgalarına göre ayarlanmış araçlar talep edilmelidir. Her şeye rağmen öznel işitme karşılaştırmalarıyla yapılan fon ölçmeleriyle, bu araçların ölçmeleri oldukça büyük sistematik kaymalar gösterir.
    Sonometreler kullanılış zorluklarından ötürüde bir çok yanlışlıklara sebep olabilirler. Genellikle, ölçülmek istenilen gürültü yada ses ve fon gürültüsü sürekli olarak değişirler; gösterge sürekli titrer. Ses düzeyi her yerde, örneğin bir hacim içinde her noktada aynı değildir. Çünkü, peş peşe yansımalar mutlak bir düzgünlük ve yayınıklıkta olmadığı gibi karın ve düğüm noktalarının da etkileri vardır. Mikrofonun yada sonometrenin blendajının da çoğu zaman yeterli olmaması, yakın elektrik araçları yada iletkenlerden indüklenmeye sebep olur. Bu ve buna benzer nedenlerle dB ölçümlerinde belirli bir yaklaşıklığı baştan kabul etmek gerekir. Bazı ses ve gürültülerin yeğinlikleri aşağıda verilmiştir (Çizelge 3.1). [2]

    [​IMG]
    Çizelge 3.1. Bazı ses ve gürültülerin yeğinlikleri [3]

    7. Örtme (Maskeleme)
    Bir yerde aynı zamanda var olan iki sesten biri ötekinin işitilmesini engelleyebilir. Bu olay özellikle seslerin frekansları yakın olduğu zaman daha belirli bir durum alır. İşitilmesi engellenen sese örtülen (maskelenen) ses, ve başka sesin işitilmesini engelleyen sese de örten (maskeleyen) ses denir.

    Örtme olayının çok bilinen örneklerinden biri, geceleri, şehir gürültüsünün azalmasıyla örtme etkisinin de azalması sonucu gündüz işitilmeyen apartman komşuları ve bazı tesisat gürültülerinin gece işitilmesidir. [4]

    8. Sesin Doğması
    Sesin doğmasıyla ilgili teorinin, bütünüyle, yapı akustiği içinde yeri yoktur. Buna karşılık, sessizleştirme bölümünde ele alınacak olan “Gürültünün önlenmesi” problemleri, sesin doğuşundaki bazı özelliklerle (kaynak gücü, rezonans olayı vb.) yakından ilgilidir. Bu bakımdan bu özellikler burada kısaca açıklanmıştır.
    Sesin doğması, yani başka bir cins enerjinin ses enerjisine dönüşmesi doğal yada yapay olarak mekanik yada fiziksel olaylar sonucu ses titreşimlerinin elde edilmesi demektir.
    Örnek olarak, bir diyapazona vurulması akla getirilebilir. Bu mekanik etki sonucu denge durumundan ayrılan diyapazon titreşim yapmaya başlar. Bu titreşimler diyapazonun içinde bulunduğu havayı da titreştirir, böylece ses doğmuş olur. Diyapazon, öz frekansına uygun frekansta titreşim yaratabilecek bir elektrik sistemine bağlanırsa, diyapazon aracılığı ile elektrik enerjisi ses enerjisine çevrilmiş olur. Hoparlörler bunun başka bir örneğidir. [4]
     



  3. Cevap: Ses Ve Sesle İlgili Kavramlar

    9. Sesin Yayılması
    Ses ortamın özelliklerine göre başlıca üç şekilde yayılır:

    1. Bir boyutlu ortamlarda düzlem dalgalarla
    2. İki boyutlu ortamlarda özel dalgalarla
    3. Üç boyutlu dalgalarda küresel dalgalarla [4]

    9.1. Bir Boyutlu Ortamlarda Sesin Yayılması
    Bir boyutlu ortam, boyutlarından biri ötekilerin en az on katı olan ortamdır.
    Yapılarda bir boyutlu ortamlara örnek olarak, uzun koridorlar, yüksek yapıların merdiven boşlukları, aydınlık ve asansör boşlukları, havalandırma kanalları, su ve ısıtma döşemeleri (tesisat) gösterilebilir.
    Bu gibi tek boyutlu ortamlarda ses ya ortam içinde doğar yada her hangi bir şekilde dışarıdan tek boyutlu ortama girer. Her iki durumda da ortamın geometrik özelliklerinden ötürü küresel dalgalar düzlem dalgalara dönüşür .
    Dalgalarla yayılan ses enerjisinin birim yüzeye düşen bölümü uzaklığın karesiyle orantılı olarak azalmasına karşılık, düzlem dalgalarda ses enerjisinin birbiri ardından ulaştığı yüzeylerin alanlarında bir büyüme olamadığından birim yüzeye düşen enerjide de geometrik özelliklerle ilgili olarak bir azalma olmaz. Yani düzlem dalgalar halinde yayılan sesin yeğinliği çeşitli yutulmalar bir yana bırakılırsa, kaynaktan uzaklaştıkça geometrik nedenlerle azalmayıp hep aynı kalır.
    Başka bir deyişle, bu cins yayılmada ses yeğinliğinin azalması yalnızca yutulmayla olur. Bu bakımdan tek boyutlu gibi kabul edilebilecek yapı bölüm ve elemanlarında sesin iletilmesini önlemek için kullanılacak ses yutucu gereçlerin önemi büyüktür. Tek boyutlu ortamların özelliklerini açmak için, gemilerde iki bölüm arasında konuşmak için kullanılan borular örnek olarak gösterilir.
    İç çapı oldukça büyük (3 – 4 santimetre) olan bir su hortumu aracılığı ile 10 – 15 metre uzaktan çok hafif sesle hatta fısıltıyla konuşmak mümkündür. Yüzlerce metre uzunluğunda tünellerin sesi nasıl ilettikleri genellikle bilinir. Tren yollarındaki raylar da tek boyutlu ortam niteliğindedir. Trenin sesini kilometrelerce öteye ilettiği hemen herkesçe bilinir.
    Yapılarda ister koridor, havalandırma kanalı gibi tek boyutlu hava sütunları olsun, ister çeşitli borular yada bunların içindeki su sütunları gibi bir boyutlu katı yada sıvı cisimler olsun sesi yukarıdaki örnekler gibi ses kaynağından oldukça uzaklara yaklaşık aynı yeğinlikte iletirler. [4]

    9.2. İki Boyutlu Ortamlarda Sesin Yayılması
    İki boyutlu ortam, boyutlarından biri ötekilerin en çok onda biri olan ortamdır. Yapı bölümü (hacim) olarak bu cins ortamlara pek rastlanmaz. Yapı elemanı olarak ise, döşeme ve duvarların hemen hepsi iki boyutlu olarak kabul edilebilir.
    İki boyutlu katı ortamlardaki ses dalgalarının cinsleri ve bunların yayılış özellikleri oldukça karmaşık olup özellikle incelenmesi yapı akustiğinin uygulanması bakımından pek gerekli değildir. Akılda tutulması gereken bu cins ortamlarda ses enerjisinin geometrik nedenlerle fazla dağılmadan oldukça uzaklara az bir kayıpla gidebileceğidir. [4]

    9.3. Üç Boyutlu Ortamlarda Sesin Yayılması
    Üç boyutlu ortamlar ikiye ayrılır:

    1. Ortamlar (açık hava)
    2. Sınırlı ortamlar (kapalı hacimler)

    Sınırsız ortamlarda hiçbir yansıma olamayacağından (pratikte toprak ve çeşitli doğal toprak örtülerinden yansıyan önemsizdir) ses enerjisi düzgün dalgalar halinde yayılır. Bu gibi ortamların her noktasında (her hacim elementinde) ses enerjisinin belirli bir doğrultusu ve yönü vardır. Ses enerjisinin yayılış şekli bakımından bu gibi ortamlara serbest alan (erkin alan) adı verilir.
    Sınırlı ortamlarda ise (bir odanın içi gibi), ses enerjisi peş peşe pek çok sayıda yansımalar sonunda hemen hemen doğrultusuz bir duruma gelir. Bu gibi ortamlara ise, ses enerjisinin yayılış şekli bakımından yayınık alan adı verilir.
    Her iki alanın özellikleri, tıpkı ışıkta olduğu gibi çok farklıdır. Serbest alanda akustik gölgeler daha belirli, daha kesin, yayınık alanda ise belirsizdir. Serbest alanda ise ses yeğinliği kaynağa olan uzaklıkla büyük oranda ilgili, yayınık alanda az ilgilidir. Bu iki cins alanda yeğinliğin ölçülmesi için kullanılacak mikrofonlar bile farklıdır. [4]

    10. Ses Yansıması
    Hava içinde yayılan ses enerjisi duvar, döşeme, kapı, perde, camlı bölme vb. bir engele rastladığı zaman bu enerjinin bir bölümü bu engelin yüzeyinden yansır, bir bölümü çeşitli şekillerde engelde yutulur.
    Engelin yüzeyinde yansıyan, engeli geçen ve engelde yutulan enerjilerin oranları ve bununla ilgili fizik özellikleri, sesin engelleri geçmesi ve sesin yutulması konularında incelenecektir.
    Sesin yansıması konusu içinde yalnızca engelin yüzeyinin geometrik özellikleri ele alınacak ve yansımanın geometrik yönü, sessel olayların yanı sıra işitsel değerlendirmelere de yer verilerek incelenecektir. [2]

    10.1. Düzgün Yansıma – Yayınık Yansıma
    Sesin yansıması çoğu zaman ışığın yansımasına benzetilir. Kurumsal (teorik) olarak gerçekten varolan bu benzeyiş, uygulama alanında çok sayıda önemli yanlışlıkların nedenidir. Bu bakımdan yansıma konusunun hemen başında bu benzeyiş üzerinde durmak gerekir. Yansıma düzgün yada yayınık olur. Yansıtıcı yüzeyin girinti ve çıkıntıları, pürüzleri, pütürleri yani düzgünsüzlükleri yüzeye gelen ışınım (ışık yada ses) dalga boyundan düşükse yansıma düzgün olur.
    Düzgün yansıma, gelen ışınım doğrultusu ile yansıyan ışınım doğrultusu arasında eşit açı ve aynı düzlem içinde olma kurallarının olduğu yansımadır
    Yansıtıcı yüzeyin düzgünlüklerinin boyutları yüzeye gelen ışının dalga boyu ölçülerinde yada daha büyükse yansıma yayınık olur. Yayınık yansımada yansıyan ışınım gelen ışınım doğrultusuyla bazen az ilgili olan bazen de hiç ilgisi olmaya bir çok doğrultulara dağılır.
    Işık için düzgün yansımaya elverişli yüzeylere parlak, yayınık yansımaya elverişli yüzeylere mat denir. Aynı deyimler benzetme yoluyla akustikte de kullanılır.
    Işık ışınlarının dalga boyları yaklaşık olarak 380 nanometre ile 780 nanometre arasında değişir. Yani insan gözünün ağ tabakasını etkileyen en kısa dalga boylu ışınımla en uzun dalga boylu ışınım dalga boyları arasındaki oran yaklaşık olarak 1/2'dir. Başka bir deyişle ışık ışınlarının yalnızca bir oktavdır. Işık ışınlarının yayıldığı alanın böyle dar oluşundan ötürü, ışığa göre yüzeylerin genel olarak parlak, mat yada yarı parlak şeklinde bir ayrımı (sınıflandırılması) mümkündür.
    En ince sesle en kalın sesin dalga boyları arasındaki oran ise yaklaşık olarak 1/1000’e eşittir. Seslerin dalga boyları yaklaşık olarak iki santimetreden yirmi metreye kadar değişir. Yani on oktavdır. Bu nedenle yüzeyleri ses göre genel olarak, parlak (düzgün yansımaya elverişli) yada mat (yayınık yansımaya elverişli) diye ayırmaya imkan yoktur.
    Yapı elemanlarının büyük bir çoğunluğunun boyutları ve yüzeylerinin düzgünsüzlüklerinin boyutları 2 santimetre ile 20 metre arasında olduğuna göre, bu elemanların yüzeyinde bazı seslerin düzgün yansıma bazı seslerin yayınık yansıma yapacaklarını düşünmek ve yapı elemanlarının ve yüzeylerindeki düzgünsüzlüklerinin boyutlarına göre (çeşitli panolar, kırık tavan ve duvar yüzeyleri vb.) hangi seslerin düzgün, hangi seslerin yayınık yansıma yapacaklarını hesaplamak gerekecektir. Bir tavanın çoğu zaman yerinde olmayan bir hevesle tertiplenmiş eğik elemanlarının neden çoğunlukla bir işe yaramadığı (hesaplanmamış frekans seçicilikleri gibi) hatta kötü sonuçlar verdiği anlaşılır.
    Yukarıda belirtildiği gibi yüzeylerin ışık için yansıtıcılık özellikleri gözle görülür (parlak ve mat yüzeyler). Oysa sesin yansımasında benzeri bir durum yoktur. Buda akustikte oldukça önemli yanılmalara yol açar.
    Sesbilimsel konular, özellikle hacim akustiği bakımından öteden beri mimarları ilgilendirmiştir. Anlatım aracı olarak yazı, sayı, formül ve benzerleri yerine daha çok çizgiyi kullanmaları, mimarlarda problemleri çizgi ve şekillerle çözümleme eğilimini doğurmuştur. Şekiller özerinde gösterişli çalışmalara yolan sesin yansıması konusu bu bakımdan mimarların özel ilgisini çeker. Ve hacim akustiğinin neredeyse bu gibi etütlerden ibaret olduğu inancına saptanır.
    Bir daha belirtmek gerekir ki sesin ışık gibi yansıyacağı kabul edilerek yapılan araştırma, hesap, model üzerinde ışıkla deneme ve benzeri çalışmaların sonuçları doğru değerlendirilmez ve bunlara fazla önem verilip fazla güvenilirse yapı akustiğinde çok büyük yanlışlıklara düşülmüş olur. Öyle ki, yapılan çalışmaların yararlı olacak yerde zararlı olmaları da söz konusu olur.

    11. Sesin Yutulması
    Sesin yansıması konusunda yalnızca sesin yansıdığı yüzeylerin geometrik özellikleri ele alınarak yansıyan ses enerjisinin (erkesinin) sessel ve işitsel özellikleri incelendi. Bir ortamın sınırına (iki değişik ortamı ayıran yüzeye, örneğin duvarla havayı ayıran duvar yüzeyi gibi) gelen sessel erkeyle (ses enerjisiyle) ilgili olarak bu yüzeyde ne gibi olayların geçtiği incelenmedi. Daha kısa bir deyişle, o bölümde sesin yansıması olayı değil, yansıyan sesler incelendi. Bu bölümde, sesin yutulması konusuna girerken, iki değişik ortamı ayıran bir yüzeye gelen sessel erkenin (enerjinin) bu yüzeyin yapısıyla ilgili durumuna da kısaca değinmek gerekir.
    Burada hemen bir noktayı açıklamak doğru olur. Sesin yutulması olayının akustik empedans (akustik empedans : Akustik basıncın yüzeydeki moleküllerin hızına olan karmaşık oran) denen büyüklüğe dayalı olarak incelenmesi ve bir hacmin akustik etüdünün, iç yüzeylerin “yutma çarpanları” yerine empedansları dikkate alınarak yapılması çok daha doğru ve gerçeğe yakındır. Bununla birlikte empedansla ilgili hesapların zorluğu mimarlık ve mühendislik uygulamalarında buna olanak bırakmamaktadır. Bu bakımdan burada en baştan beri olduğu gibi, uygulamaya dönük yaklaşık açıklamalar, yaklaşık değerler ve yaklaşık hesaplarla yetinilecektir [4].

    11.1. Yutma Çarpanı
    Gerçekte hiçbir gereç tam katı bir yüzeye sahipmiş gibi düşünülemez. Yani gerçekte hiçbir yüzeyden, ses en az bir kayba bile uğramadan yansıyamaz. Ama ses erkesinin, yansımada uğradığı bu kayıp çok az olabilir. (Cilalı mermer, su yüzeyi gibi yüzeylerde, gelen ses erkesinin %98 – 99’u yansır.)
    Gelen ses erkesinin (enerjisinin) yansımayan bölümü, tanıma göre yutulmuş sayılır. Bir gerecin, ya da bir yüzeyin yutma çarpanı oran olarak o yüzeyden yansımayan sesin gelen sese oranını gösterir. Simgesi küçük a ya da a dır. Örneğin bir yüzey bir sesin % 85’ini yansıtıyorsa, o yüzeyin yutma çarpanı a = 0.15’tir. [4]

    11.2. Sesin Yutulma Süreci
    Sesin yutulması, ses erkesinin (ses enerjisinin) başka bir tür erkeye ya da ses dışı (özellikle ses altı) titreşimlere dönüşmesi demektir. En çok rastlanan durum , ses erkesinin ya da doğrudan ya da dolaylı yoldan ısı erkesine dönüşmesidir. Sesin yutulması başlıca üç ayrı süreçle olur. Bir birinden bazı temel farklar gösteren bu yutulma şekilleri gözenekli gereçlerde yutulma, titreşen levhalarda yutulma ve Helmholtz rezonartörleri ile yutulmadır. Bu üç ayrı süreç bilimsel açıdan incelenmeleri bir yana bırakılarak, yalnızca olayların bazı özellikleri açısından aşağıda kısaca açıklanmıştır. [4]
     



  4. Cevap: Ses Ve Sesle İlgili Kavramlar

    11.3. Sesin Gözenekli Gereçlerle Yutulması
    Gözenekli gereçler, içinde pek çok sayıda kılcal borular, delikler ya da çok ince aralıklar bulunan ve bundan ötürü oldukça hafif olan organik ya da inorganik gereçlerdir. Bu kılcal borular ya da aralıklar dış havaya açıktırlar ve hava ile doludurlar. Bu tür gereçlere örnek olarak, halı, keçe, perde ve başka kumaşlar, kılcal borulu özel levha ve sıvalar, cam, maden ve taş yünleri gösterilebilir.
    Böylece bir gerecin yüzeyine gelen ses titreşimleri kılcal borular ve aralıkların içindeki havayı da titreşime sokarlar. Yani ses titreşimleri gözeneklerin içine de girerler. Buralarda titreşen hava molekülleri havanın viskozitesi ve çeperlere sürtünme nedeniyle ses erkesinin az ya da çok bir bölümünün doğrudan ısı erkesine dönüşmesine yol açar.
    Bu şekilde sesin yutulması sürtünmenin fazlalığına, bu ise gözeneklerin özelliğine ve titreşim hareketinin frekans çapı genliğine (yani titreşen parçacıkların hızına) bağlıdır. Yani gözenekli gereçlerde yutulan ses erkesi (enerjisi) oranı gerecin özelliği ile değişir ve genişliği verilmiş bir sesin frekansı ile yükselir. Halı, kalın perde ve cam yünü gibi gereçlerin ince sesleri (2000 – 4000 Hz) yutma çarpanları 0,60 ile 0,90 arası olduğu halde, aynı gereçlerin kalın sesleri (125 – 250 Hz) yutma çarpanları 0,05 ile 0,15 arasındadır.
    Gözenekli gereçlerin kalınlıklarının artmasıyla kalın sesleri yutma çarpanlarında yükselme görülür. Bu yükselme 500 Hz e kadar hemen hemen kalınlıkla doğru orantılıdır. Yani 1 cm kalınlığındaki bir keçenin 150 frekanslı bir sesi yutma çarpanı 0,1 ise 2 cm kalınlığındaki aynı cins keçenin 150 frekanslı bir sesi yutma çarpanı 0,2 olur. 500 frekansın üstünde bu yaklaşık doğru orantı bozulur ve yüksek frekanslar için artan kalınlık bir yarar sağlamaz.
    Gözenekli gereçlerin kalın tabakalar halinde kullanılması gerek ekonomik açıdan, gerekse uygulama (mimari detaylar ve boyutlar) açısından doğru olmayacağından, gözenekli gereçlerin yalnızca ince seslerin yutulması amacıyla kullanılması gerekir.
    Gözeneklerin çok ince ve sık olması titreşim hareketinin kolaylıkla gözeneklere girememesi sonucunu doğuracağından gereç yüzeyindeki yansıma fazla yani yutulma az olur. (Gözenekli gereçte az hava bulunması ve empedansların uygun olmaması durumu). Gözeneklerin geniş olması durumunda ise titreşim hareketi kolaylıkla gözeneklere geçecek, (gereçte fazla hava bulunması dolayısıyla empedansların uygun olması durumu), fakat sürtünme az olduğundan yutulma da az olacaktır. Demek ki iyi bir gözenekli gereç bu iki durum arasında özellikler gösterecektir. Çeşitli gözenekli gereçlerin yutma çarpanları.
    Gözenekli gereçler perde ve halı gibi bazı özel kullanışlar dışında mimari mekanların iç yüzeylerinin kaplanmasında kullanılmaya her zaman elverişli değillerdir. Genellikle yumuşak ve aşınmaya dayanıksız olduklarından özellikle duvar kaplaması olarak kullanılabilmeleri, delikli levhalar, kafesler vb. koruyucuların arkasına yerleştirilmek gibi bazı tedbirlerin alınmasına bağlıdır. Bu durumda yalnızca önceki koruyucunun boşluklarından geçen ses erkesinin gözenekli gerece ulaşabileceğini ve belirli oranda yutulacağını unutmamak gerekir.
    Önemli bir nokta da, gözenekli sıvılar, gözenekli yapma tavan ve duvar levhaları ve genellikle gözenekli gereçlerin, badana, boya, cila ve benzerleriyle gözeneklerinin dış havaya açık uçlarının tıkanmamasıdır. Böyle bir durumda gözenekli gerecin bir anlamının kalmayacağı açıktır. Ayrıca gözenekli gereçlerin akustikle ilgili değişik kullanışlarında, bunların basınç altında sıkışarak, rutubetlenerek, ıslanarak vb. şekillerde gözeneklilik özelliklerini yitirmemelerine dikkat etmek gerekir. [2]

    11.4. Sesin Titreşen Levhalarda Yutulması
    Ses dalgalarının hava basıncında 0,0002 ile 200 mikrobar arasında devirsel basınç değişmeleri şeklinde düşünülebileceği görülmüştür. Titreşebilen, yani akustik basınç farkıyla akustik titreşimlerin genliğine yakın sayılabilecek bir genlikte titreşebilen levhaların bir yanından gelen ses dalgaları levhanın bu yanında, öteki yanındakine göre basınç fazlalıkları ve azlıkları yaratacaktır. Yani levhanın bir yanında basınç değişmezken, öteki yanında değişecek, bu nedenle levha basıncın değişmesi frekansıyla ve basınç farkı oranında yer ve şekil değiştirmeye zorlanacaktır. Böyle bir levhanın, yüzeyine dik doğrultuda gelen düzlem ses dalgalarıyla bütünün bir piston gibi ileri geri yer değiştirmeye zorlanacağı düşünülebilir. Ama bu özel durum dışında eğik gelen düzlem dalgalar yada küresel dalgalarla levhanın daha çok bir dalgalanma şekline zorlanacağı düşünülmelidir.
    Ses enerjisinin bir levhayı titreştirmesiyle bir iş yaptığı yani bir oranda sarf edildiği düşünülebilir. Bir levhayı titreştiren ses enerjisi (erkesi), levhanın tespit yerlerindeki sürtünmeler levhanın şekil değiştirmesiyle ilgili iç sürtünmeler, levhanın arkasında bulunan hava tabakasıyla ilgili sürtünmeler vb. ile sonunda ısı erkesine (enerjisine) dönüşür. Titreşen levhalar bütün benzer sistemlerde olduğu gibi öz frekanslarına yakın frekanslardaki sesleri en büyük oranlarda yutarlar.
    Yapılarda mimari yapımsal parçalar olarak kullanılacak titreşen levhalar (lambriler, tavan kaplama levhaları, kirişlemeli esnek döşemeler, bağdadi üzerine sıva, pencere camları, çeşitli panolar vb.) boyutları ve gereç cinsleri bakımından öz frekansları oldukça alçak olan parçalardır. Bu nedenle titreşen levhalar kalın sesleri ince seslerden çok daha fazla yutarlar.
    Titreşen levhaların ses yutma çarpanları (yalnızca levha titreşimi yoluyla yutulan ses erkesi söz konusudur) çeşitli nedenlerle 0,50’nin üstüne pek çıkamaz. Buda bunların çok seçici olmamaları sonucunu doğurur. Bununla birlikte yinede ses yutucu levhaların değişik frekansları yutacak şekilde tertiplenmesine büyük önem verilmelidir.
    Bir levhanın yüzeyine dik gelen düzlem ses dalgalarıyla bütünün, yani bütün noktalarının bir piston gibi hareket ettiği, eğik gelen dalgalarla ise levhanın bir bölgesini basınç fazlalığı etkilerken başka bölgesini basınç azlığı etkileyeceği ve bu ikinci şekilde levhanın adeta dalgalanacağı açıklanmıştır.
    Titreşen bir levhanın yuttuğu ses erkesi (enerjisi), tespit noktalarındaki sürtünme kayıpları, iç sönümleme katsayısı gibi bazı çarpanlar yanı sıra levha titreşimlerinin genliği ile frekansının çarpımıyla da orantılıdır.
    Bu, levhanın fazla ses yutabilmesi için kolaylıkla titreşime girebilmesi gerektiği anlamına gelir. Yani levhanın titreşmeye karşı direnci az olmalıdır. Boyutları büyük bir levha eğik gelen ses dalgalarıyla şekil değiştirmeye zorlanacak yani dalgalanmaya zorlanacak, halbuki boyutları yeterince ufak bir levha ses dalgaları eğikte gelse bütünüyle bazen basınç azlığı bazen de basınç fazlalığı bölgesinde kalabilecektir. Eğer boyutları küçük olan levha dört tarafından kaskatı bir şekilde tespit edilmemişse büyük levhaya göre daha doğrusu büyük levhanın küçük levhaya eş bir parçasına göre daha kolay titreşecektir. Bu nedenle, titreşen levhaların ses yutma çarpanlarını yükseltmek için bunları ufak parçalara bölmek ve kolay titreşebilir şekilde tespit etmek gerekir.
    Başka bir anlatışla, boyutları büyük bir levhanın öz frekanslarının temel sesleri (birinci uyumluları) en kalın sesler yada ses altı titreşimlerdir. Levha yutuculuğunun maksimum olduğu bu frekanslar iyi yapı akustiği açısından ilginç değildir. İkinci, üçüncü ve daha yüksek uyumlularda ise genliğin küçük olacağı bilinmektedir yani yutma çarpanı da ufak olacaktır.
    Önemli bir konuda seçiciliktir. Yukarıda titreşen levhaların çok seçici olamayacakları açıklandı. Bununla birlikte kalın seslerde oldukça düzgün yayılmış bir yutuculuk sağlamak, çok seçici olmayan bu elementlerin de doğru kullanılışına bağlıdır.
    Her hangi bir sistem serbest titreşime sokulduğu zaman öz frekansları işitilir. Örneğin bir pencere camına, bir bardağa, bir kapıya vurulduğu zaman (yada şişenin ağzına üflendiği, bir keman teli çekilip bırakıldığı zaman) bunların öz frekansları işitilir. Bu frekanslar bu sistemlerin yutma çarpanlarının maksimum olduğu frekanslardır. Levhaların öz frekansları boyut, kalınlık rijitlik, yoğunluk,tespit şekli ve biçimi gibi pek çok faktöre bağlıdır.
    Öyleyse düzgün yayılmış bir yutuculuk sağlamak için bunlarda değişiklik yapmak gerekir. Pencere camları, büyük yüzeylerdeki camlar, tavan ve duvar kaplama panoları değişik boyutlarda, değişik kalınlıklarda, kullanılabildiği gibi titreşen levha niteliğindeki pek çok mimari element gereç ve tespit şekilleri ve biçimleri (yani, iki, üç yada dört yanından, ortasından yada köşelerinden; yapıştırma, vidalama, mafsallı geçme yada asma gibi) bakımından değişik şekillerde kullanılarak dengeli bir ses tutuculuk sağlanabilir.
    Titreşen levhaların arasındaki hava tabakası, sesin bu yolla yutulmasında büyük rol oynar. Levhanın kitlesi ve katılığı ne kadar azsa, arkasındaki hava tabakasının önemi o oranda büyük olur. Hava tabakası bu durumda bir cins yay görevi görür ve levha ile birlikte bir bütün, titreşen bir sistem meydana getirir. Oldukça kalın levhalarda da, örneğin arkasında 5 santimetre hava boşluğu olan 2 yada 3 santimetre kalınlığındaki bir lambride de hava tabakası önemli etki yapar ve tutucu sistemin bir parçası gibi düşünülmelidir. [2]
    Titreşen levhalar, arkasındaki hava tabakasıyla birlikte bir cins rezonatör gibi (yani birbirine bağlı bir yay ve bir kitle gibi) düşünülebilir ve incelenmeleri bu açıdan yapılabilir.
    Bir levha, gereç cinsi, tespit şekli vb. unsurların değişmesiyle hem esnek bir sistem gibi (kitle + yay) hem de esnek olmayan bir sistem gibi (yalnızca kitle) düşünülebilir. Her iki durumda da arkasındaki hava tabakasıyla birlikte titreşim belirli bir sistem meydana getirir.
    Helmholtz rezonatörlerinde olduğu gibi titreşen levhalarda da yay görevi gören sisteme sönümletici bir unsur katılması hem seçiciliği azaltır, hem sistemin yutma çarpanını büyütür. Bu bakımdan titreşen levhaların arasındaki boşluklara gözenekli gereçler koymakta yarar vardır. Özellikle kitlesi az yani ince ve hafif levhaların (madensel tavan kaplamaları, kontrplak lambriler vb. gibi) arkasına gözenekli ses yutucular koymak büyük yarar sağlar.