Fizik Bilimine Giriş konu anlatımı

Konu anlatımı

Fizik, madde ile enerjiyi ve bunların birbirleriyle etkileşimini inceleyen bilim dalıdır. Bir topun neden yere düştüğünü, telefonunun nasıl çalıştığını ya da yıldızların nasıl ışıdığını fizik açıklar. Fizik bu açıklamaları gözlem, deney ve ölçüme dayandırır; sonuçlarını çoğu zaman matematiğin diliyle, bağıntılar ve grafikler olarak ifade eder.

Bu sayfada fiziğin alt dallarını ve uygulama alanlarını, başka disiplinlerle ilişkisini, fiziksel niceliklerin temel-türetilmiş ve skaler-vektörel olarak sınıflandırılmasını, tek boyutta vektör toplamayı ve bilim araştırma merkezlerini göreceksin. TYT'de bu konudan çoğunlukla sınıflandırma ve birim soruları gelir. Her başlığın ayrıntısı alt başlıklarda yer alıyor.

Fiziğin önemi ve yöntemi

Fizik, en küçük parçacıklardan galaksilere kadar evrendeki olayları az sayıda temel ilkeyle açıklamaya çalışır. Bilim insanı önce gözlem yapar ve soru sorar, sonra bir hipotez kurup bunu deneyle sınar. Deneylerle defalarca doğrulanan genellemelere yasa, olayları geniş bir çerçevede açıklayan ve sınanabilir öngörüler üreten açıklamalara kuram (teori) denir. Yeni gözlemler bir modelle çelişirse model düzeltilir ya da değiştirilir; bu yüzden bilimsel bilgi kesin değil, sürekli gelişen bir bilgidir.

Alt dallar ve uygulama alanları

Fizik; mekanik, termodinamik, elektromanyetizma, optik, katı hal fiziği, atom fiziği, nükleer fizik ile yüksek enerji ve plazma fiziği gibi alt dallara ayrılır. Mekanik hareketi ve kuvveti, termodinamik ısıyı, sıcaklığı ve enerji dönüşümlerini, elektromanyetizma elektrik ve manyetik olayları, optik ışığı inceler. Katı hal fiziği katıların yapısını ve yarı iletkenleri, atom fiziği atomun elektron yapısını, nükleer fizik atom çekirdeğini, yüksek enerji ve plazma fiziği temel parçacıkları ve iyonlaşmış gazları konu alır.

Fizik ve diğer disiplinler

Fizik tek başına çalışmaz. Felsefeyle ortak bir kökten doğmuştur ve matematik onun dilidir. Kimya atomlar arasındaki bağları, biyoloji sinir iletimini ve kan dolaşımını açıklarken fizik ilkelerinden yararlanır. Mühendislik ve teknoloji fizik bilgisini ürüne dönüştürür. Sanatta ses ve renk, sporda hız, sürtünme ve hava direnci fizikle açıklanır.

Temel ve türetilmiş büyüklükler

Başka büyüklükler kullanılmadan tanımlanan büyüklüklere temel büyüklük denir. SI birim sisteminde yedi temel büyüklük vardır: uzunluk (metre, m), kütle (kilogram, kg), zaman (saniye, s), elektrik akımı (amper, A), sıcaklık (kelvin, K), madde miktarı (mol) ve ışık şiddeti (kandela, cd).

Temel büyüklüklerden türetilen hız (m/s), ivme (m/s²), kuvvet (newton, N), enerji (joule, J), güç (watt, W), basınç (pascal, Pa) ve özkütle (kg/m³) gibi büyüklüklere türetilmiş büyüklük denir. Türetilmiş bir birimi temel birimlerle yazmaya birim analizi denir: kuvvet kütle ile ivmenin çarpımı olduğu için 1 N = 1 kg·m/s²'dir.

Skaler ve vektörel büyüklükler

Yalnızca sayısal değeri ve birimiyle tam olarak anlatılabilen büyüklüklere skaler büyüklük denir: kütle, zaman, sıcaklık, hacim, enerji, alınan yol ve sürat skalerdir. Tam olarak anlatılması için büyüklüğünün yanında yönünün de bilinmesi gereken büyüklüklere vektörel büyüklük denir: yer değiştirme, hız, ivme, kuvvet ve ağırlık vektöreldir. Vektörler okla gösterilir; okun uzunluğu büyüklüğü, ucu yönü belirtir. Yedi temel büyüklüğün hepsi skalerdir; türetilmiş büyüklükler ise skaler de vektörel de olabilir.

Tek boyutta vektör toplama

Aynı doğrultudaki vektörlerde bir yön pozitif (+), ters yön negatif (−) seçilir ve vektörler işaretleriyle toplanır. Aynı yönlü iki vektörün bileşkesinin büyüklüğü büyüklüklerin toplamıdır. Zıt yönlü iki vektörün bileşkesinin büyüklüğü ise büyüklüklerin farkıdır ve bileşke büyük olanın yönündedir. Skaler büyüklükler yön düşünülmeden doğrudan toplanır: 3 kg ile 2 kg her zaman 5 kg eder, ama 3 N ve 2 N'luk iki kuvvetin bileşkesi yönlerine göre 5 N ya da 1 N olur.

Bilim araştırma merkezleri

Büyük deneyler tek bir laboratuvarın gücünü aşan donanım ve uzmanlık ister. Türkiye'de TÜBİTAK, TAEK ve ASELSAN; dünyada CERN, NASA ve ESA bu tür çalışmaların yürütüldüğü merkezlere örnektir. Bu merkezlerde üretilen bilgi ve teknoloji iletişimden sağlığa kadar günlük hayata yansır. Bilimsel araştırmada dürüstlük, verileri çarpıtmamak, başkalarının emeğine kaynak göstermek ve canlılara zarar vermemek temel etik ilkelerdir.

Çözümlü örnekler

Sık yapılan hatalar

• Temel büyüklüklerle türetilmiş büyüklükleri karıştırmak: hız ve kuvvet temel değil, türetilmiştir.
• Kütle ile ağırlığı aynı büyüklük sanmak; kütle skaler, ağırlık vektöreldir.
• Zıt yönlü vektörleri yön düşünmeden toplamak.
• Alınan yol ile yer değiştirmeyi, sürat ile hızı aynı büyüklük sanmak.
• Ölçüm sonucunu birimsiz yazmak; birimi olmayan bir sayı fiziksel bir anlam taşımaz.