Fizik ve Alt Dalları

Fizik, doğada gerçekleşen olayları gözlem ve deneye dayalı olarak inceleyen temel bir bilim dalıdır. Her biri farklı konularla ilgilenen alt dalları vardır.

Optik, ışık ve ışık olaylarıyla ilgilenir. Gölge oluşumu, aydınlanma, yansıma ve kırılma gibi konuları inceler. Teleskop, mikroskop, gözlük gibi araçlar bu alanın ürünleridir. Optisyenlik ve göz doktorluğu bu alanla yakından ilişkilidir.

Termodinamik ise ısı enerjisi ile sıcaklık, özkütle, basınç gibi nicelikler arasındaki ilişkiyi inceler. Isıtma-soğutma sistemleri, yalıtım malzemeleri ve enerji dönüşümleri bu alanın konularıdır.

Biliyor muydun? Fizikteki gözlemler iki türlüdür: Ölçüm aleti kullanarak yaptığımız gözlemlere "nicel gözlem", ölçüm aleti kullanmadan yaptıklarımıza ise "nitel gözlem" denir.

Fiziğin Diğer Alt Dalları

Mekanik, hareket, kuvvet ve denge konularını inceler. Köprü yapımı, gezegenlerin hareketi ve rüzgar oluşumu gibi olaylarla ilgilenir. Mekanik kendi içinde statik, dinamik ve kinematik olarak ayrılır.

Elektromanyetizma, elektrik ve manyetizma alanlarını inceleyen daldır. Elektrik yüklü cisimlerin birbirine etkisi, mıknatıs özellikleri, yıldırım ve şimşek gibi olayları açıklar. Kulaklık, pusula ve akü gibi araçlar bu alanın uygulamalarıdır.

Atom fiziği atomun yapısını ve atomlar arası etkileşimleri inceler. Nanoteknoloji, kuantum bilgisayar ve yapay zeka bu alanın önemli uygulama alanlarıdır. Katıhal fiziği ise kristal yapılı maddelerin özelliklerini inceler ve akıllı kumaşlar, hafızalı metaller gibi malzemelerin geliştirilmesini sağlar.

İlginç Bilgi: Nükleer fizik sayesinde X ışınları, BT, PET-CT gibi vücut içi görüntüleme sistemleri geliştirilmiştir. Yüksek Enerji ve Plazma fiziği ise güneş ve yıldızların enerji kaynağını anlamaya çalışır.

Plazma ve Fiziksel Büyüklükler

Plazma, maddenin iyonlaşmış halidir. Elektron almış veya vermiş yüklü parçacıklardan oluşur, ancak sistem bir bütün olarak yüksüzdür. Plazma iyi bir elektrik iletkenidir ve içindeki parçacıklar kolektif bir uyum gösterir.

Fizikteki büyüklükler iki gruba ayrılır. Temel büyüklükler, başka bir niceliğe gerek kalmadan ölçülebilen büyüklüklerdir:

• Kütle (m): Kilogram (kg) - Eşit kollu terazi ile ölçülür
• Işık şiddeti (I): Candela (cd) - Fotometre ile ölçülür
• Sıcaklık (T): Kelvin (K) - Termometre ile ölçülür
• Akım şiddeti (i): Amper (A) - Ampermetre ile ölçülür
• Uzunluk (l): Metre (m) - Şerit metre ile ölçülür
• Zaman (t): Saniye (s) - Kronometre ile ölçülür

Türetilmiş büyüklükler ise birden fazla temel büyüklük kullanılarak ifade edilir. Kuvvet, basınç, enerji ve öz kütle buna örnektir.

Önemli! Temel büyüklükler, fizikte kullandığımız tüm diğer ölçümlerin temeli olduğu için çok önemlidir. Bu büyüklükleri iyi anlarsan, fizik dersinde başarılı olman daha kolay olacak.

Skaler ve Vektörel Büyüklükler

Fiziksel büyüklükler iki türe ayrılır. Skaler büyüklükler sadece sayısal değer ve birimle ifade edilir, yönleri yoktur. Sıcaklık, zaman, kütle ve uzunluk bunlara örnektir.

Vektörel büyüklükler ise hem sayısal değere hem de yöne sahiptir. Bir vektörün dört önemli özelliği vardır:

1. Başlangıç noktası
2. Doğrultusu
3. Yönü
4. Şiddeti (büyüklüğü)

İki veya daha fazla vektörün yerine kullanılabilecek tek vektöre bileşke vektör denir. Aynı doğrultuda ve aynı yönde olan vektörler toplanır. Zıt yönlü vektörler ise çıkarılır.

Örneğin, aynı yöndeki 3N ve 2N'luk kuvvetlerin bileşkesi 5N olurken, zıt yöndeki 3N ve 2N'luk kuvvetlerin bileşkesi 1N olur.

Püf Noktası: Vektörel büyüklüklerde işlem yaparken mutlaka yönlerine dikkat etmelisin! Yönler aynıysa toplama, zıt yönlüyse çıkarma işlemi yaparsın.

Bilim Araştırma Merkezleri ve Madde Özellikleri

Türkiye'de ve dünyada önemli fizik araştırma merkezleri bulunur:

• TÜBİTAK (1963): Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu
• TAEK (1956): Türkiye Atom Enerjisi Kurumu
• ASELSAN (1975): Askeri Elektronik Sanayi
• CERN (1954): Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi
• NASA (1958): Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi
• ESA: Avrupa Uzay Ajansı

Madde, kütlesi, hacmi ve eylemsizliği olan her şeydir. Kütle madde miktarını ifade eder ve birimi kilogramdır. Eşit kollu terazi ile ölçülür.

Uzunluk ve kütle ölçü birimlerinde bir düzen vardır. En büyük birimden en küçüğe doğru:

• Uzunluk: kilometre, hektometre, dekametre, metre, desimetre, santimetre, milimetre
• Kütle: kilogram, hektogram, dekagram, gram, desigram, santigram, miligram

Hatırlatma: 1 desimetreküp (dm³) = 1 litre = 0,001 metreküp olduğunu unutma. Bu bilgi, hacim hesaplamalarında çok işine yarayacak!

Hacim ve Geometrik Şekillerin Hacimleri

Hacim, bir maddenin uzayda kapladığı yere denir ve genellikle V harfiyle gösterilir. Düzgün geometrik şekillerin hacimlerini hesaplamak için özel formüller kullanılır.

Küp'ün hacmi, bir kenar uzunluğunun küpüne eşittir: V = a³

Dikdörtgenler prizmasının hacmini hesaplamak için üç kenar uzunluğunu çarpmalısın: V = a·b·c

Silindirin hacmi, taban alanı ile yüksekliğin çarpımından bulunur: V = πr²h (r taban yarıçapı, h yükseklik)

Kürenin hacmi ise yarıçapının küpüyle ilişkilidir: V = (4/3)πr³

İpucu: Hacim formüllerini öğrenirken şeklin yapısını düşün. Örneğin silindir, dairesel bir tabanın yukarı doğru uzatılmasıyla oluşur. Bu yüzden formülü "taban alanı × yükseklik" olarak aklında tutabilirsin!

Öz Kütle ve Karışımlar

Öz kütle (yoğunluk), birim hacimdeki kütle miktarıdır ve d = m/V formülüyle hesaplanır. SI birim sistemindeki birimi kg/m³'tür.

Sıcaklık ile öz kütle arasında ters orantı vardır:

• Sıcaklık arttığında hacim artar, kütle değişmez ve öz kütle azalır.
• Sıcaklık azaldığında hacim azalır, kütle değişmez ve öz kütle artar.

Karışımlar iki türlüdür:

• Homojen karışım: Her yerde özellikleri aynı olan karışımlardır.
• Heterojen karışım: Özellikleri her yerde aynı olmayan karışımlardır.
• Alaşım: Metal ile metal karıştırıldığında oluşur.

Bir karışımın toplam kütlesi, karışımı oluşturan maddelerin kütlelerinin toplamına eşittir: m_toplam = m₁ + m₂

Karışımın öz kütlesi, bileşenlerin öz kütlelerinin arasında bir değer alır: d₁ < d_karışım < d₂

Önemli Not: Karışımın öz kütlesini hesaplarken d_karışım = m_toplam / V_toplam formülünü kullanmalısın. Öz kütleleri doğrudan toplayıp ortalama alamazsın!