Fizik nedir, nasıl çalışır
Fizik, madde ile enerjiyi ve bunlar arasındaki etkileşimleri inceleyen temel bilim dalıdır. Bir cismin neden düştüğünü, suyun neden ısındığını, bir arabanın hızının nasıl değiştiğini fizik açıklar. Fizikte açıklama, ölçülebilen niceliklerle ve bu nicelikler arasındaki bağıntılarla yapılır.
İncelenen olaya göre fizik sekiz alt dala ayrılır. Dokuzuncu sınıfta bu dalların temel kavramlarına giriş yapılır; ayrıntıları sonraki sınıflarda işlenir.
| Alt dal | İncelediği konu | Örnek olay |
|---|---|---|
| Mekanik | Hareket, kuvvet ve enerji | Düşen taş, fren yapan otomobil |
| Termodinamik | Isı, sıcaklık ve enerji aktarımı | Çaydanlıkta suyun kaynaması |
| Elektromanyetizma | Elektrik yükü, akım ve manyetik alan | Pilin ampulü yakması, pusulanın kuzeyi göstermesi |
| Optik | Işığın yansıması, kırılması ve görüntü oluşumu | Aynada görüntü, gökkuşağı |
| Katıhal fiziği | Katı maddelerin yapısı ve elektriksel, ısıl özellikleri | Telefondaki yarı iletken çip, güneş paneli |
| Atom fiziği | Atomun yapısı, elektronların enerji düzeyleri ve yaydığı ışık | Havai fişeklerin farklı renkleri |
| Nükleer fizik | Atom çekirdeğinin yapısı ve çekirdek tepkimeleri | Nükleer santralde elektrik üretimi |
| Yüksek enerji ve plazma fiziği | Temel parçacıklar ve maddenin plazma hâli | Şimşek, kutup ışıkları, parçacık hızlandırıcıları |
Alt dallar birbirinden kesin çizgilerle ayrılmaz; bir olayda birkaçı birlikte kullanılabilir.
Fizikçi bir soruyu cevaplarken bilimsel yöntem denen düzeni izler. Bu yöntem sabit bir tarif değildir ama genellikle şu basamaklardan oluşur: gözlem yapmak, problemi belirlemek, hipotez kurmak, deney yapmak, veri toplamak, veriyi çözümlemek ve sonuca varmak.
- Gözlem: Olay duyularla ya da araçlarla dikkatle izlenir.
- Hipotez: Sınanabilir, geçici bir açıklamadır; doğru çıkması da yanlış çıkması da mümkündür.
- Deney: Yalnız bir değişken değiştirilir, diğerleri sabit tutulur; böylece etki ayrı ayrı görülür.
- Sonuç: Veriler hipotezi destekliyorsa hipotez güçlenir, desteklemiyorsa gözden geçirilir.
HipotezHipotez deneyle sınanabilmelidir. Sınanamayan bir cümle fizik açısından hipotez sayılmaz.
Çok sayıda deneyle desteklenen ve olayları genel olarak açıklayan bilgiye kuram, her koşulda aynı sonucu veren bağıntıya yasa denir. Kuram ile yasa birbirinin yerine kullanılmaz.
Fiziksel nicelikler ve SI
Ölçülebilen her büyüklüğe fiziksel nicelik denir. Kütle, uzunluk, zaman, sıcaklık, hız birer niceliktir. Bir niceliğin değeri sayı ve birimden oluşur: «5 m» ifadesinde 5 sayısal değer, m birimdir. Birimsiz yazılan değer eksiktir.
Dünyada herkesin aynı birimleri kullanabilmesi için Uluslararası Birim Sistemi (SI) kabul edilmiştir. SI’da yedi temel nicelik vardır. Diğer bütün nicelikler bu yedisinden türetilir.
| Temel nicelik | SI birimi | Sembol |
|---|---|---|
| Uzunluk | metre | m |
| Kütle | kilogram | kg |
| Zaman | saniye | s |
| Sıcaklık | kelvin | K |
| Elektrik akımı | amper | A |
| Madde miktarı | mol | mol |
| Işık şiddeti | kandela | cd |
Temel niceliklerin çarpımı ya da bölümüyle elde edilen niceliklere türetilmiş nicelik denir. Alan m², hacim m³, hız m/s, ivme m/s² birimiyle ölçülür. Kuvvetin birimi newton (N) olup 1 N = 1 kg·m/s² demektir. Enerjinin birimi joule (J) olup 1 J = 1 N·m, gücün birimi watt (W) olup 1 W = 1 J/s eder.
Birim analiziBir bağıntının iki yanındaki birimler aynı olmak zorundadır. Birimler tutmuyorsa bağıntı yanlış kurulmuştur.
Nicelikler yönlü olup olmamasına göre de ikiye ayrılır. Yalnız büyüklüğü olan niceliğe skaler, hem büyüklüğü hem yönü olan niceliğe vektörel nicelik denir. Vektörel bir niceliği tam anlatmak için «doğuya doğru 5 m» gibi yön de belirtilir.
| Skaler nicelik | Vektörel nicelik |
|---|---|
| Kütle | Kuvvet |
| Zaman | Yer değiştirme |
| Uzunluk, yol | Hız |
| Sürat | İvme |
| Enerji, sıcaklık | Ağırlık |
Ölçme ve hata
Hiçbir ölçüm kusursuz değildir. Ölçü aleti en küçük bölmesinden daha ince bir değeri gösteremez; bu yüzden ölçülen değer gerçek değerden az da olsa farklıdır. Ölçülen değer ile gerçek değer arasındaki farka hata denir.
- Sistematik hata: Her ölçümde aynı yönde ve aynı büyüklükte oluşur. Sıfırı kaymış bir baskül ya da ayarsız bir saat bu hataya yol açar.
- Rastgele hata: Ölçümden ölçüme değişir; bazen büyük, bazen küçük okunur. Gözün çizgiyi farklı açıdan görmesi buna örnektir.
- Alet duyarlılığı: Aletin okuyabildiği en küçük değerdir. Duyarlılığı yüksek alet daha küçük farkları ayırt eder.
Rastgele hatayı azaltmak için ölçüm birkaç kez tekrarlanır ve değerlerin aritmetik ortalaması alınır. Sistematik hata ise tekrarla azalmaz; aletin ayarı düzeltilmeli ya da alet değiştirilmelidir.
Örnek. Bir sarkacın 10 salınımının süresi dört kez ölçülüyor: 12,1 s, 12,3 s, 12,2 s ve 12,4 s. Ölçümlerin ortalaması kaç saniyedir?
- Değerler toplanır: 12,1 + 12,3 + 12,2 + 12,4 = 49,0 s
- Ölçüm sayısına bölünür: 49,0 ÷ 4 = 12,25 s
CevapOrtalama 12,25 s
KısayolTekrarlı ölçümde ortalama al: ortalama rastgele hatayı küçültür, ama sistematik hatayı gidermez.
Ölçüm sonucu yazılırken alet duyarlılığının ötesinde basamak yazılmaz. Bölmesi 1 mm olan cetvelle ölçülen uzunluk 12,3 cm yazılabilir, 12,347 cm yazılamaz.
Birim dönüşümü ve onluk önekler
SI birimleri her zaman uygun büyüklükte olmayabilir. Bir bakterinin boyunu metreyle, iki şehir arasını milimetreyle yazmak elverişsizdir. Bu yüzden birimlerin önüne 10’un kuvvetlerini gösteren önekler getirilir.
| Önek | Sembol | Çarpan |
|---|---|---|
| giga | G | 10⁹ |
| mega | M | 10⁶ |
| kilo | k | 10³ |
| hekto | h | 10² |
| deka | da | 10¹ |
| desi | d | 10⁻¹ |
| santi | c | 10⁻² |
| mili | m | 10⁻³ |
| mikro | µ | 10⁻⁶ |
| nano | n | 10⁻⁹ |
Dönüşüm yaparken önce önek çarpana çevrilir. Örneğin 3 km = 3 · 10³ m = 3000 m ve 250 mg = 250 · 10⁻³ g = 0,25 g olur. Küçük birimden büyüğe geçerken değer küçülür; büyük birimden küçüğe geçerken değer büyür.
Hız dönüşümükm/h değerini m/s’ye çevirmek için 3,6’ya böl; m/s değerini km/h’ye çevirmek için 3,6 ile çarp. Çünkü 1 km/h = 1000 m ÷ 3600 s = 1 ÷ 3,6 m/s.
Örnek. 72 km/h hızı m/s cinsinden yazın.
- 1 km = 1000 m ve 1 h = 3600 s olduğundan 72 km/h = 72 · 1000 m ÷ 3600 s
- 72 000 ÷ 3600 = 20
- Kısa yoldan: 72 ÷ 3,6 = 20
Cevap72 km/h = 20 m/s
Alan ve hacim dönüşümünde dikkat gerekir. Uzunluk çarpanı alanda kare, hacimde küp olarak girer. 1 m = 100 cm olduğundan 1 m² = 100² = 10 000 cm², 1 m³ = 100³ = 1 000 000 cm³ olur. Sıvı hacminde 1 L = 1000 cm³ = 10⁻³ m³ alınır.
Örnek. 2500 cm³ hacmi m³ cinsinden yazın.
- 1 cm = 10⁻² m olduğundan 1 cm³ = (10⁻²)³ m³ = 10⁻⁶ m³
- 2500 cm³ = 2500 · 10⁻⁶ m³ = 2,5 · 10³ · 10⁻⁶ m³
Cevap2,5 · 10⁻³ m³
Örnek. F = m · a bağıntısında m kg, a ise m/s² biriminde verilirse F hangi birimle bulunur?
- Birimler çarpılır: kg · m/s²
- Bu birleşime 1 newton (N) denir.
CevapF newton (N) cinsindendir: 1 N = 1 kg·m/s²
Testten önce bunları bil
- km/h → m/s için bölünür, çarpılmaz
Sayı küçülmeli: 36 km/h = 10 m/s. Cevabın 129,6 çıkması çarpma hatasının işaretidir.
- Alan ve hacimde çarpan kareye ve küpe girer
1 m² = 100 cm² değil, 10 000 cm²’dir. 1 m³ için çarpan 100³ = 10⁶’dır.
- Kilogram SI’nın temel birimidir, gram değil
Dönüşümde işlem genellikle kg üzerinden yapılır: 500 g = 0,5 kg. Formülde gram kalırsa N yerine başka bir birim çıkar.
- Tekrarlı ölçüm sistematik hatayı yok etmez
Bozuk bir aletle on kez ölçmek ortalamayı doğru yapmaz; hata aynı yönde tekrarlanır.
- Skaler ile vektörel karıştırılır
Kütle ve sürat skalerdir; hız ve ağırlık vektöreldir. Yön söylenmeden vektör tam verilmiş olmaz.
Kendini dene
Cevaba dokun — neden öyle olduğunu birlikte görelim.
Aşağıdakilerden hangisi SI’da temel niceliktir?
54 km/h hızı m/s cinsinden yazarsak hangi değer çıkar?
3,5 km uzunluk kaç cm’dir?
Aşağıdakilerden hangisi vektörel niceliktir?
0,25 L sıvının hacmi kaç cm³’tür?
Sıfır noktası kaymış bir baskülle birkaç kez tartım yapılıyor. Her tartımda aynı miktar fazla okunuyor. Bu hata hangisidir?
Bir ölçümün dört tekrarında 5,2 s, 5,4 s, 5,3 s ve 5,1 s okunuyor. Ortalama kaç saniyedir?
1 newton (N), SI temel birimleriyle hangisine eşittir?
4 mg kütle kaç kg’dır?
Bilimsel yöntemde hipotez nasıl sınanır?
Alıştırma bitti — –
Sıradaki konu: Madde ve özellikleri.
0/10 · soru cevaplandı