Fizik Nedir?
Fizik, madde ile enerji arasındaki etkileşimi inceleyen ve doğada gerçekleşen olaylarla ilgili mantıklı açıklamalar yapan uygulamalı bir bilim dalıdır. Fizik (Yunan physikos’tan ) makroskopik ve mikroskopik düzeyde doğayı tüm yönleriyle inceler anlamına gelmektedir.
Tarih boyunca yaşamını sürdüren insanoğlu yağmurun nasıl yağdığını, şimşeğin ve yıldırımın nasıl oluştuğunu , gezegenlerin nasıl hareket ettiği gibi sorulara cevap aramış, ve bu sorular insanoğlunu araştırmaya sevk etmiş. İnsanların doğada gerçekleşen olayları açıklama isteğinden doğdu. Bu duruma uygun bir başka tanımla; Fizik doğayı anlama, doğal olayların neden ve sonuçlarının öğrenme ve bunları matematiksel metotlarla ifade etme işidir.
İnsanoğlu tekerleğin icadında yuvarlanan kayalardan esinlenmiştir
Fizik bilimiyle uğraşan bilim insanlarına fizikçi denir. Fizikçi bilimsel metotlar kullanarak maddenin temel özeliklerini inceler. Bu incelemelerini yaparken fizik biliminin sorgulanabilir, denenebilir, yanlışlanabilir ve elde edilen verilere dayandırılabilir olduğunu bilir. Fizikçilerin amacı, doğaya insanlığın yararına olacak şekilde yön verebilmektir.
Günümüzde fizik sadece fizikçilerin bir uğraş alanı değildir. Fizik; konularıyla uzaktan yakından herkesi ilgilendiren bir bilim dalıdır. Fiziğin konuları arasına, elektron, kuarklar gibi maddelerin yapısını oluşturan en küçük yapı taşlarından, evrendeki yıldızların ve galaksilerin işleyişine varıncaya kadar tüm doğa olaylarını kapsayan geniş bir alan girmektedir.
Fizik Alt Dalları
Günümüzde fizik sadece fizikçilerin bir uğraş alanı değildir. Fizik; konularıyla uzaktan yakından herkesi ilgilendiren bir bilim dalıdır. Fiziğin konuları arasına, elektron, kuarklar gibi maddelerin yapısını oluşturan en küçük yapı taşlarından, evrendeki yıldızların ve galaksilerin işleyişine varıncaya kadar tüm doğa olaylarını kapsayan geniş bir alan girmektedir.
Mekanik : Mekanik, kuvvet etkisinde nesnelerin hareketini inceler. Mekaniği kendi arasında kısımlara ayırabiliriz. Kuvvet etkisinde dengede olan cisimleri inceleyen kısmına statik, kuvvet etkisinde hareketli cisimleri inceleyen kısmına dinamik ve kuvvet etkisine bakılmaksızın sadece cisimlerin hareketini inceleyen kısmına kinematik denir.
Mekaniğin bilimi ;Sesin oluşumu ,uçağın uçması, yanardağ patlaması, rüzgarın oluşumu, makara ile yük taşınması, yer çekimi gibi kuvvet etkisi ile gerçekleşen olayları açıklamaya çalışır. İnşaat ve Makine mühendisliği mekanik ile ilgili mesleklerdir.
Mekanik alanında çalışma yapan en önemli bilim insanları Yerçekimi ve hareket yasaları ile ilili çalışmalar yapan Sir isaac Newton, gezegenlerin hareketini açıklayan Kepler, sıvıların kaldırma kuvvetini bulan Arşhimed’dir
Kuvvet konusu ile ilgili daha detaylı bilgi için kuvvet nedir yazımızı inceleyiniz.
Elektromanyetizma: Elektromanyetizma elektrik ve manyetizma alanlarının birleşiminden oluşmuştur . Elektrik yüklerini, yüklerin hareketini, birbirleriyle etkileşimini ve yüklerin oluşturduğu elektrik akımını aynı zamanda mıknatısları , mıknatısların etkileşimini, manyetik alan konularını inceler. Maglev Trenler, pusulalar, manyetik rezonans görüntüleme(MR) elektro manyetizmanın teknolojide kullanımına örnektir.
Termodinamik: Isı ve sıcaklık arasındaki ilişkiyi inceler.
Optik : Işıgın doğasını, kırılma, yansıma gibi ışıkla ilgili olayları açıklar, ayna ve merceklerin kullanım alanı ve yapısını açıklar.
Atom ve molekül fiziği : Maddenin yapısını oluşturan atomları ve atomlar arası ilişkileri inceleyen fizik dalıdır.
Katıhal fiziği: Katı maddelerin esneklik, eletriksel ve optik özelliklerini inceler.
Plazma fiziği: Maddenin dördüncü hâli olan plazma halini;
Nükleer fizik: Atom çekirdeğini inceler.
Temel ve Türetilmiş Büyüklükler
Skaler Büyüklükler
Skaler büyüklüklerin yönleri ve doğrultuları yoktur. Örneğin:
- Uzunluk: Boyunuzun yukarı doğru mu aşağı doğru mu ölçüldüğü önemli değildir.
- Sürat: Bir cismin birim zamanda aldığı yolu yönü olmaksızın bilmemizi sağlar.
- Kütle: Eğer 60 kg iseniz, sadece 60 sayısını ve kg birimini bilmemiz, kütlenizi anlatmamıza yeter.
- Özkütle: Suyun özkütlesi normal şartlarda (1 atmosfer basınçta ve 20° C sıcaklıkta) 1 g/cm3 dediğimizde yön belirtmeyiz.
- Enerji: Bir cismin enerjisini anlatmak için sadece kaç joule olduğunu belirtmek yeterlidir, yöne ihtiyaç yoktur.
- Zaman: Kaç saniye geçti diye sorarsak, yön belirtmemize gerek yoktur.
Vektörel Büyüklükler
Vektörel büyüklüklerin bir başlangıç noktası, büyüklüğü (şiddetini gösteren bir sayı ve birimi), doğrultusu ve yönü vardır. Vektörel büyüklükler genellikle grafiksel olarak uçlarında ok bulunan çizgilerle (vektör diyeceğiz bunlara) gösterilir. Çizilen doğrunun (vektörün) uzunluğu ele aldığımız niceliğin seçilen ölçekteki şiddetini (ne kadar büyük olduğunu), ok işaretinin yönü de bu büyüklüğün yönünü gösterir.
- Konum: Bir cismin nerede olduğunu belirlemek için sadece cismin bir referans noktasına göre ne kadar uzaktaolduğunu bilmemiz yetmez, hangi yönde olduğunu da bilmemiz gerekir. Aşağıdaki şekildeki A kutusu da B kutusu da 0 noktasında göre 5 m uzaklıktalar. Uzaklıkları aynı olsa da ikisi de aynı yerde değiller. A kutusunun konumu 5 m sola, B kutusunun konumu 5 m sağa şeklinde ifade edilir.
- Hız: Süratin aksine hız için yön bilgisine ihtiyaç vardır. Bir uçağın sürati size ne kadar süratli gittiğini söyler ama hangi yöne gittiğini söylemez. Uçağın hızı size hem ne kadar hızlı gittiğini hem de hangi yöne gittiğini anlatır. Örneğin uçağın hızı 900 km/sa kuzeye diyebiliriz.
- Kuvvet de vektörel büyüklüktür. Bir cismin kütlesi skalerken ağırlığı vektöreldir. Çünkü ağırlık yer çekiminden dolayı cisme uygulanan kuvvettir ve yönü vardır, hep yere doğrudur.
Vektörler şekillerde bir okla gösterilir, okun başlangıç noktası uygulama yerini, okun ucu vektörün yönünü gösterir. Aşağıdaki şekilde A ve B vektörleri gösteriliyor:
- 0 noktası her iki vektörün de uygulanma noktasıdır
- Kesikli çizgilerle gösterilen doğru her iki vektörün de doğrultusudur, ama yönü değildir.
- A vektörünün yönü sola doğrudur, okun ucu solu gösteriyor.
- |0K| doğru parçasının uzunluğu A vektörünün büyüklüğüdür.
- B vektörünün yönü sağa doğrudur, okun ucu solu gösteriyor.
- |0L| doğru parçasının uzunluğu B vektörünün büyüklüğüdür.
Vektörel büyüklüklerin simgelerinin üstünde vektör olduklarını gösteren bir ok bulunur. Örneğin kuvvetin simgesi sadece F olarak değil vec{F} olarak gösterilir. Eğer vektörün sadece büyüklüğünü ifade etmek istersek mutlak değerini ya da oksuz halini kullanırız: |vec{F}| = F gibi.
Aynı doğrultudaki (bir boyutta) vektörlerde toplama ve çıkarma
Eğer iki vektör aynı doğrultudaysa (birbirine paralelse) toplama işlemi vektörleri uçuca ekleyip büyüklüklerini toplayarak yapılır.
Aşağıdaki resimde +x yönündeki (sağa doğru) 3 birim kare uzunluğundaki vec{A} vektörüyle yine +x yönündeki 4 birim kare uzunluğundaki vec{B} vektörünün toplanması gösteriliyor. Bileşke vektör vec{R} ile gösteriliyor ve uzunluğu 7 birim kare ve yönü de +x.
vec{A}+vec{B} = vec{R} : İki vektörün vektörel toplamı böyle gösterilir.
|vec{R}| = |vec{A} + vec{B}| : İki vektörün büyüklüklerinin toplamı da aynı doğrultudalarsa mutlak değerlerinin toplamıyla gösterilir.
|vec{R}| = |3 + 4| = 7 space birim