Lise Fizik 1 Özet Ünite 1
Fizik Biliminin Evrendeki Rolü
Dünyamız da dâhil olmak üzere, bütün gök cisimleri ile madde ve enerjinin bütününe evren denir. Fizik bilimi, evrendeki olayların sebep sonuç ilişkileriyle birbirine bağlar, maddenin temel özelliklerini inceler, temel yapıtaşlarını arar, bunların etkileşimlerini araştırır ve evrendeki düzenliliği keşfetmeye çalışır. Fizik; madde ve enerji arasındaki etkileşimi inceleyen ve doğada gerçekleşen olaylarla ilgili mantıklı açıklamalar getirmeye çalışan bir bilim dalıdır. Diğer bilimlerin ya da bu bilimlerin uygulama alanlarının yasaları da fizik yasalarına dayanır. Kozmoloji (evrenbilim): Evrenin yapısını ve gelişimini inceleyen bilim dalıdır. Evrenbiliminde, fizik ve gökbilimi (astronominin) bilgilerinden yararlanılmaktadır. Fizikteki gelişmeler evreni anlamamızda büyük rol oynamaktadır. Teknolojik imkanlar arttıkça evren hakkındaki bilgilerimizde artmaktadır. Doğayı, evreni anlamak ve insanlığın yararına çalışmalar yapabilmek için fizik öğrenmeliyiz.
Fizik Biliminin Uygulama Alanları
Fizik biliminin uygulama alanları oldukça geniştir. Elektrikli aletler, telefonlar, internet, röntgen, tomografi, radar vb. birçok imkân veya alet fiziğin uygulama alanlarının bir ürünüdür. Fizik biliminde elde edilen bilgiler ve buluşlar arttıkça bu bilgiler alt dallara ayrılmıştır.
a) Fizik biliminin alt dalları
Mekanik, elektrik, termodinamik, manyetizma, optik, katıhal fiziği, atom fiziği, nükleer fizik, yüksek enerji ve plazma fiziği.
Mekanik: Cisimlerin nasıl hareket ettiklerini, kuvvet ve hareket arasındaki ilişkiyi inceler.
Elektromanyetizma: Atomun yapısındaki proton ve elektronların sahip oldukları elektrik yükleri ve etkileşimleri, oluşturdukları elektrik alan ve elektriksel kuvveti inceler. Dünyanın manyetik alanını, manyetik maddeleri ve akım geçen telin etrafında oluşan manyetik alanı inceler.
Termodinamik: Isının madde içinde nasıl yayıldığını ve iletimini inceler.
Optik: Işık olaylarını ve ışığın saydam ortamlarda davranışını inceler.
Katıhâl Fiziği: Yoğun hâldeki maddelerin ve elektriksel, manyetik, optik ve esneklik gibi özelliklerini inceler.
Atom Fiziği: Atomu ve atomu oluşturan parçacıkların birbiriyle olan etkileşimini inceler.
Nükleer Fizik: Atomun çekirdeğini ve çekirdekteki taneciklerin birbirleriyle olan etkileşimlerini kararsız çekirdeklerin yaptıkları ışımaları inceler.
Yüksek Enerji ve Plazma Fiziği: Yüksek enerjili parçacıkların hızlandırıcılarda çarpıştırılmasıyla ortaya çıkan parçacıkları, birbirleriyle olan etkileşimlerini ve maddenin 4. hâli olan plazmayı inceler.
Bu alanlarda yer alan birçok meslek vardır. Elektrik, elektronik, elektronik haberleşme, bilgisayar, makine, mekatronik, inşaat, otomotiv, uçak ve malzeme mühendislikleri gibi meslekler fizik bilimini temel almaktadır.
Fiziğin Diğer Disiplinlerle İlişkisi:
Temel bir bilim dalı olan fiziğin diğer temel bilimlerle ve teknolojiyle ilişkisi vardır. Ayrıca evreni ve doğayı sorgulayan Thales, Demokritus, Aristo gibi filozoflarların fizik biliminin ortaya çıkmasında büyük katkıları vardır. Thales, maddeyi ilk karakterize eden felsefecidir. Demokritus ise maddeyi bölünemez en küçük parçaya indirgemesiyle ilk atom fikrini ortaya atmıştır.
Kimyada metal ve ametaller arasında iyonik bağ fiziğin bir konusu olan elektriksel kuvvet ile açıklanır. Fizik ve kimyada termodinamik, atom, radyoaktivite gibi konular, ortak konulardır. Biyolojide de fizik kanunlarının büyük rolü vardır. Gözümüze gelen ışınların göz merceği tarafından kırılarak görüntünün oluşması fiziğin bir alt alanı olan optik ile açıklanır. Kalbimizin kanı pompalaması basınç kavramıyla, bitkilerin suyu köklerden yapraklara kadar iletmesi basınç ve kılcallık olaylarıyla ilgilidir. Kulağımızın sesleri duyması, midede gerçekleşen fiziksel sindirim, gibi birçok olay da fizik kanunlarıyla açıklanır. Fiziğin matematikle olan ilişkisi oldukça önemlidir, çünkü matematik fiziğin dilidir. Fizik yasaları matematiksel modellerle ifade edilir. Teknolojik gelişmelerin birçoğu fizik bilimindeki gelişmelerin sonucudur. Ultrason, röntgen, bilgisayarlı tomografi (BT), manyetik rezonans (MR), pozitron emisyon tomografisi(PET) gibi görüntüleme yöntemleri, kullandığımız akıllı telefonlar, elektrikli aletler ve makineler, robotlar, haberleşme uyduları, uzay mekikleri ve internet gibi buluşlar fizik bilimindeki araştırmalar sırasında geliştirilmiştir. Fiziğin sanat ile olan ilişkisine örnek olarak müzik aletlerinin çalışma prensipleri fizik kanunlarıyla yakından ilgilidir. Ses bir dalgadır ve fiziğin bir optik ve dalgalar alt alanının konusudur. Fizik her alanda olduğu gibi sporun da içindedir, çünkü spor kuvvet, sürat ve gücün önemli olduğu bir alandır. Spor yapılan zeminin, giyilen ayakkabının veya kıyafetin yapısı sürati etkileyen faktörlerdir. Bir topun ne kadar uzağa gideceği vuruş açısına ve ona verilen ilk hıza bağlıdır.
Fiziksel Niceliklerin Sınıflandırılması:
Bir büyüklüğün kendi cinsinden seçilmiş birim adı verilen sabit büyüklükle karşılaştırılmasına ölçme denir. Ülkeler arası ilişkiler ve ticaret arttıkça ölçü birimlerinde birlik ve bir standart sağlamak zorunlu hale gelmiş ve Uluslararası Birim Sistemi (SI) oluşturulmuştur. Bilimsel çalışmalarda ölçümler çok hassas yapılır. Bu nedenle de ölçmenin bilimdeki yeri çok önemlidir. Işık yılı;SI Birim Sisteminde ışığın bir yılda katetdiği mesafe olarak ifade edilir. Bir uzunluk birimidir.
a) Temel ve Türetilmiş Büyüklükler:
Tek başına anlam ifade edebilen büyüklüklere temel büyüklükler denir. Temel büyüklükler, uzunlık, kütle, zaman, elektrik akımı, sıcaklık, madde miktarı ve ışık şiddetidir. Temel büyüklükler cinsinden ifade edilebilen diğer büyüklüklere türetilmiş büyüklükler adı verilir. Türetilmiş büyüklüklere örnek olarak hacim, alan, hız, kuvvet, öz kütle ve basınç verilebilir.
b) Skaler ve Vektörel Büyüklükler:
İfade etmek için yalnızca sayı ve birimin yeterli olduğu büyüklüklere, skaler büyüklükler denir. Örneğin, sürat, uzunluk, hacim ve sıcaklık skaler büyüklüklerdir. Sayı ve birimin yanında mutlaka yönünü de belirtmemiz gereken büyüklüklere vektörel büyüklükler denir. Vektörel büyüklüklere örnek olarak hız, kuvvet ve yer değiştirme verilebilir. Vektörel büyüklükler vektör adı verilen yönlendirilmiş doğru parçası ile gösterilir.
Vektörler birbiri ile toplanabilir, toplama işlemi sonunda yeni vektör elde edilir. Birden fazla vektörün toplanması ile elde edilen vektöre bileşke vektör denir. Bileşke vektör bulunurken vektörler aynı doğrultulu ve aynı yönlü ise bileşke vektör bu iki vektörün toplamına eşittir. Eğer vektörler aynı doğrultulu fakat zıt yönde bileşke vektör iseler büyük olandan küçük olan çıkarılarak bulunur ve yönü büyük olanın yönündedir.
Bilim Araştırma Merkezleri
Bilim Araştırma Merkezleri ve Fizik Bilimi İçin Önemi
Özellikle doğa bilimlerinde temel ve uygulamalı akademik araştırmaları desteklemek ve teşvik etmek amaçlı kurulan kuruluşlardır. Bilim merkezlerinde temel bilimler, mühendislik, uzay teknolojileri, yazılım, tıp meteoroloji, savunma sanayi gibi farklı alanlarda bilimsel araştırmalar yapılmaktadır. Araştırmaların teknolojik yenliklere dönüştürülmesini için ülkemizde TÜBİTAK (Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu), TAEK (Türkiye Atom Enerjisi Kurumu) ve ASELSAN (Askeri Elektronik Silah Sanayi) gibi bilim araştırma merkezleri kurulmuştur. Dünyada bilim araştırma merkezlerinden önde gelenlerinden biri Amerika Birleşik Devletleri’nin bir kuruluşu olan NASA (Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi)’dir. Avrupa’da ise uzay araştırmaları ise Avrupa Uzay Ajansı olan ESA ( European Space Agency) tarafından yapılmaktadır. Yine Avrupa’da İsviçre’nin Cenevre kentinde Avrupa ülkelerinin bir araya gelmesi ile CERN (Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi ) kurulmuştur.
Bilimsel Araştırmalarda Etik İlkeler:
Bilimsel araştırma ve yayınlarda yüksek ahlak, dürüstlük ve açıklık, özgünlük, tarafsızlık prensiplerinin uygulanması gereklidir. Bir çalışma faaliyetinde bulunan insanların ahlak ilkelerini, davranış biçimlerini, görevlerini ve zorunluluklarını belirleyen kurallar zincirine etik denir. Türkiye’de araştırma ve yayın etiği ile ilgili kurullar YÖK, TÜBİTAK, TÜBA ve üniversiteler arası etik kurullardır. Bir bilimsel araştırmada araştırmanın değerini ve güvenilirliğini azaltan her tür girişim bilimsel yanıltma olarak adlandırılır. Bilimsel yanıltmaya disiplinsiz araştırma, bilimsel yalancılık ve saptırmalar neden olmaktadır. Bilimsel yanıltmalar kaynak ve zaman israfına yol açar. Başkalarının fikirlerini, metotlarını, verilerini, yazı veya çizimlerini kullanmak aşırma (intihal) olarak adlandırılır ve etik değildir. Bu bilgiler ancak bilimsel kurallara uygun bir şekilde o kişi kaynak gösterilerek ve etik kurullarınca belirlenen kurallara uyularak kullanılabilir.
