Musluktan Akan Suyun Sesindeki Değişim

Neredeyse hepimiz yaşamışızdır. Musluğun sıcak tarafını açar ve suyun ısınması için bekleriz. Bu sırada musluktan akmakta olan soğuk su borulardan geçerken bir ses çıkarır. Eğer dikkat edecek olursanız, akmakta olan suyun sesinin de suyun ısınmasıyla beraber değiştiğini fark edersiniz. Açıkçası ben artık kış günlerinde su ısındı mı ısınmadı mı diye elimi altına sokmak yerine sesin değişmesini bekliyorum, çünkü bu yöntem hiç ıskalamaz!

Bu durumla ilk karşılaştığımda epey bir aklımı kurcalamıştı. Ne olduğunu daha iyi anlayabilmek için, uzun bir süre neden kaynaklandığını internette araştırmadım. Çünkü ilk başta hemen cevabı bulamamıştım ve karmaşık bir cevabı olabileceğini düşünüyordum.

Bunun ne olabileceğini düşünmek çok keyifliydi. Kendimce doğru cevabı bulduğuma emin olduktan sonra internette araştırma yaparak ilgili fizik yasalarını bulmaya çalıştım, gerçekten bambaşka bir alanla işte o zaman tanıştım. Sanılanın aksine basit gündelik olayları açıklamak bazen oldukça karmaşık olabiliyor.

Akmazlık (Viskozite)

Akmazlık, en basit karşılığı ile bir sıvının akmaya karşı gösterdiği dirençtir. Bunu gündelik hayattan örneklendirecek olursak (yukarıdaki fotoğrafta gördüğünüz gibi), balın akmazlığının sudan daha fazla olduğunu söyleyebiliriz. Peki çıkan sesteki değişimin bununla nasıl bir alakası var?

Bal, akışkanlığı sudan çok daha düşük bir “sıvı”dır. Ancak, çoğunuzun bildiği gibi balın sıcaklığı arttıkça, akışkanlığı da artar.
Bal, akışkanlığı sudan çok daha düşük bir “sıvı”dır. Ancak, çoğunuzun bildiği gibi balın sıcaklığı arttıkça, akışkanlığı da artar.

Suyun sıcaklığı değiştikçe akmazlığı da değişir. Bunu su üzerinde gündelik olarak görmemiz pek mümkün değil, fakat başka bir örneğini görüyoruz; sıvı yağlar. Tavaya döktüğünüz sıvı yağ akmaya karşı oldukça dirençlidir. Tavada gezdirmek istersiniz ama o direnir. Eğer yağ ısınmaya başlarsa, çok daha kolay aktığını fark edersiniz. Bu sebeple yağın önce ısınmasını bekleyip sonra tavada gezdirerek işimizi kolaylaştırabiliriz.

Sıcaklığın artışına bağlı olarak suyun akmazlığındaki azalma. (Sıcaklık kelvin cinsinden)
Sıcaklığın artışına bağlı olarak suyun akmazlığındaki azalma. (Sıcaklık kelvin cinsinden)

Stokes’un Yasası

\begin{equation}
F_d=6 \pi \eta R \nu
\end{equation}

Yukarıda verilen Stokes Yasası, yarıçaplı küçük bir küreye, dinamik akmazlığına sahip bir sıvı içerisinde uygulanan sürtünme kuvvetini verir. Burada , nesneye göre sıvının akış hızıdır.

Sıvıların akmaları sırasında bu iç sürtünmeden kaynaklı bir ses ortaya çıkar. Tıpkı üflemeli çalgılarda olduğu gibi bir boru bu sesin aktarımını ve duyulmasını kolaylaştırır. Bu sebeple musluktan akarken suyun sesini duyarız. Stokes Yasası’ndaki μ, dinamik akmazlıktır. Sıcaklığa bağlı olarak değişeceği için, uygulanan sürtünme kuvveti ve bu sebeple de akan suyun çıkardığı ses değişir.

Ek Bilgi: Stokes’un Ses İncelmesi Yasası

Bu yasa bize, sıvının akmazlığına bağlı olarak sesteki incelmeyi verir. Sıcaklığın değişimi ile akmazlık da değiştiğinden, ses de bir incelmeye uğrayacaktır. Bu olay, aşağıda verilen oranıyla, alınan yol boyunca düzlem dalganın genliğindeki üssel azalmayı verir.

\begin{equation}
\alpha = \frac{2\eta \omega^2}{3\rho V^3}
\end{equation}

sıvının dinamik akmazlığı, sesin frekansı, sıvının yoğunluğu, ise ortamdaki ses hızıdır.

*Yazının hazırlanmasında fikir ve yardımlarından ötürü Ege Üniversitesi Fizik Bölümü'nden Gökhan Utlu hocamıza teşekkür ederiz.

Ögetay Kayalı

Referanslar
Kozmikanafor.com - "Musluktan Akan Suyun Sesindeki Değişim", Erişim 14 Kasım 2016
<http://www.kozmikanafor.com/musluktan-akan-suyun-sesindeki-degisim/>

Ögetay Kayalı

Astronom. Özel ilgi alanı teorik kozmoloji, özellikle Einstein'ın görelilik kuramının modifiye edilmesi (modified gravity) üzerine uğraşıyor. Bunların yanında ender bulduğu zaman aralıklarında kafasına esince programlama, 3B modelleme, makineler, tasarım, fotoğrafçılık, resim ve satranç ile de ilgileniyor.

Ögetay Kayalı 120 makale yazdıÖgetay Kayalı tarafından yazılan tüm makaleleri gör