Fizik Bilimine Giriş
Fizik evrende gerçekleşen olayları anlamaya ve açıklamaya çalışan temel bilimlerden biridir. Fizik temelde; madde, enerji ve bunlar arasındaki ilişkiyi inceler. Fiziğin temel amacı, evrendeki düzeni, olayların gerçekleşme koşullarını ve kurallarını ortaya çıkarmak ve açıklamaktır.
Aristo, cisimlerin doğalarına uygun olarak hareket edeceklerini söyler. Ayrıca, Aristo’nun ağır cisimlerin hafif cisimlerden daha hızlı düşeceği fikri 2000 yıl boyunca kabul görmüştür.
Galileo, Aristo’nun düşüncelerini sınamış ve yanlışlamıştır. Galileo, aynı yükseklikten bırakılan bütün cisimlerin aynı anda yere düşeceğini belirtmiş fakat bunu açıklayamamıştır.
Newton ise Galileo’nun çalışmalarını geliştirmiş, bunlar arasındaki ilişkiyi açıklamıştır. Daha sonra Einstein, Newton’un ortaya koyduğu fikirlerin çok yüksek hızlarda geçerli olmadığını açıklamış ve yeni kavramlar ortaya koymuştur.
Fizik biliminde elde edilen bilgiler, diğer disiplinlerde ve meslek dallarında kullanılır. Elektronik, inşaat, makina mühendisliklerinde, kimya, biyoloji, coğrafya, meteoroloji gibi bir çok disiplinde olayların bir kısmı fizik ilke ve kanunları ile açıklanır. Fizik, birçok olayın doğasında olan kuvvet, hareket, enerji, madde, ses, ışık, elektrik, atom gibi konularla ilgilenir.
Fiziğin temel amacı, evrendeki düzeni, olayların gerçekleşme koşullarını ve kurallarını ortaya çıkarmak ve açıklamaktır. Bilimsel bilgiye ulaşırken, deney, gözlem, akıl yürütme (rasyonel düşünce) ve matematiksel çıkarımlar gibi farklı yöntemler kullanılabilir.
Fiziğin Uygulama Alanları
Mekanik: Kuvvet, hareket ve enerji ile ilgilenir. Konusu, akışkanlar, ses ve deprem dalgaları, gemilerin yüzmesi, uçakların hareketi vb. İlgili meslekler, inşaat mühendisliği, makine mühendisliği, uçak mühendisliği…
Optik: Işığın doğasını, davranışını ve madde ile etkileşimini inceler. Konusu, ışığın kırılması, yansıması, girişimi gibi özelliklerinden yararlanılarak geliştirilen mikroskop, teleskop, fotoğraf makineleri, fiberoptik kablolar, fotoselli sistemler vb. İlgili meslekler, optisyenlik, göz doktorluğu…
Elektromanyetizma: Durgun ve hareketli yüklerin etkileşimlerini, sebep olduğu olayları ve manyetik alanı inceler. Konusu, MR cihazı, elektrik motorları, elektrikli otomobiller ve elektrikle ilgili bütün olaylar. İlgili meslekler, elektrikelektronik mühendisliği vb.
Termodinamik: Isı ve sıcaklığı, ısının maddeyle etkileşimini, ısının yayılmasını ve iletilmesini, ısının iş ve mekanik enerji ile ilişkisini inceler. Konusu, Klimalar, ısıtıcılar, buzdolapları, içten yanmalı motorlar, ısı yalıtımı uygulamaları vb. İlgili meslekler, iklimlendirme uzmanı vb.
Katıhâl Fiziği: Yoğun hâldeki maddeler ile bunların elektrik, manyetik, optik, esneklik gibi özelliklerini inceler. Konusu, yarı iletken teknolojisi olan LED, diyot, transistör, fotodiyot, fotodirenç gibi devre elemanları vb. İlgili meslekler, mikroelektronik mühendisliği vb.
Atom Fiziği: Atomun yapısını ve atomların bir araya gelerek oluşturduğu molekülleri inceler. Konusu, nanoteknoloji, lazer teknolojisi vb. İlgili meslekler, atom mühendisliği vb.
Nükleer Fizik: Atom çekirdeğinin yapısını, temel özelliklerini, çekirdek bölünmesi ve birleşmesi olayları inceler. Konusu, radyoaktif atom çekirdeklerinin ışımaları, bu ışımalardan çıkan enerji ile nükleer enerji santrallerinde elektrik üretimi, tıpta kullanılan PET ve BT görüntüleme teknolojileri, tarihi eserlerin yaş tayini… İlgili meslekler, nükleer enerji mühendisliği vb.
Yüksek Enerji ve Plazma Fiziği: Yüksek enerjili parçacıkların etkileşimini, atom altı parçacıkları ve maddenin plazma hâlini inceler.
Fiziğin Diğer Disiplinlerle İlişkisi
Fizikteki bilgiler, diğer bilim dallarındaki bir çok olayın açıklamasında kullanılır. Fizik bilimi ile diğer disiplinler arasında yakın bir ilişki vardır.
Fizik – Felsefe: Felsefe; aklı ve mantığı referans olan bütüncül bir açıklama tarzıdır. Bütün bilimlerin temelini oluşturan felsefe ile fiziğin, akıl yürütmeyle evreni açıklama çabaları ortak bir özelliktir.
Fizik – Biyoloji: Biyologlar canlı sistemlerini incelerken fiziğin bazı konularından yararlanırlar. Kalbin çalışma sistemi ve kan dolaşımında basınç konusundan, sinir sisteminin çalışmasında elektrik akımı bilgilerinden, görme olayında optikten, bitkilerin kökleriyle emdiği suyu yapraklarına ulaştırmasında kılcallık prensibinden yararlanırlar.
Fizik – Kimya: Kimyacılar molekül oluşumunu açıklarken elektriksel kuvvet bilgisinden, atomun yapısını açıklarken atom fiziğinden, tepkimeler sonucu açığa çıkan enerjiyi açıklarken mekanik ve termodinamik yasalarından yararlanırlar.
Fizik – Teknoloji: Fizikteki gelişmeler teknolojinin, teknolojik ilerlemeler de fiziğin gelişmesini sağlar. Günlük hayatta kullandığımız elektronik aletlerin ve iletişim cihazlarının gelişmesinde fizik bilimi ile elde edilen bilgiler kullanılır.
Fizik – Mühendislik: Makine, inşaat, elektrik-elektronik, bilgisayar, yazılım, uzay, uçak, endüstri ve mekatronik gibi mühendislik alanlarında yapılan çalışmalarda fizik kanunları temel alınır.
Fizik – Sanat: Müzik alanında, tellerden çıkan ses dalgalarının frekansı, yayılımı, ekosu, yalıtımı; resim alanında renkler, renklerin uyumu, perspektif, ışık, gölge gibi konular bize fizik ile sanatın ayrılmaz bir bütün olduğunu gösterir.
Fizik – Spor: Spor aletleri, sporcuların giydiği ayakkabılar, kıyafetler, maçlarda kullanılan toplar ve bunun gibi birçok araç-gerecin yapımında fizik biliminden yararlanılır.
Fizik – Matematik: Fizikte elde edilen sonuçlar sayılarla, grafiklerle ve tablolarla ifade edilip matematiksel modellerle sonuca gidilir. Matematik, fiziğin sayılarla ifade edilmesidir. Bu nedenle matematik fiziğin dilidir.
Fiziksel Niceliklerin Sınıflandırılması
Eski tarihlerde insanlar kulaç, arşın, okka, kubit gibi birimler kullanmışlardır. Dünya genelinde bir standart oluşturmak için 1971 yılında “Ağırlıklar ve Ölçmeler Genel Konferansı” adıyla uluslararası bir toplantı yapılmış ve birimler tüm ulusların kullanacağı bir standarda bağlanmıştır. Bu toplantıda belirlenen ve kararlaştırılan birimler kümesine “Uluslararası Birim Sistemi” denilmekte ve SΙ simgesiyle gösterilmektedir.
Bazı fiziksel büyüklükleri tanımlamak için sadece sayı ve birim yeterli iken, bazıları için ise sayı ve birimin yanında yön bilgisinin de belirtilmesi gerekir. Sadece birim ve sayı belirtilmesi ile anlam kazanan büyüklüklere skaler büyüklük, birim, sayı ve yönün de belirtilmesi ile anlam kazanan büyüklüklere vektörel büyüklük denir. Temel büyüklüklerin tamamı skalerdir. Kuvvet, hız, ivme ağırlık gibi büyüklükler vektörel büyüklüktür.
Tek başına ifade edilebilen büyüklüklere temel büyüklük, temel büyüklüklerden oluşturulan büyüklüklere de türetilmiş büyüklük denir. Toplamda 7 tane temel büyüklük tanımlanmıştır. Bunların dışındaki bütün büyüklükler bunlardan türetilir. Bu temel büyüklüklerle ilgili aşağıdaki tabloyu inceleyiniz.
Şekildeki vektörün büyüklüğü |≥F|, |AB| uzunluğu ile doğru orantılıdır. Vektör x doğrultusunda olup +x yönündedir. Aynı yönlü vektörlerin bileşkesi bulunurken vektörler toplanır. Zıt yönlü vektörlerin bileşkesi bulunurken büyük olan vektörden küçük olan vektör çıkarılır.
Bilim Araştırma Merkezleri
Bilimin gelişmesi ve günlük yaşama kazandırılması amacıyla bilim insanlarının birlikte çalışma imkanı buldukları ve bilimsel çalışmalarını, buluşlarını, projelerini, bilgiye ulaşma yol ve yöntemlerini paylaştıkları merkezlere bilim araştırma merkezi denir. Bu merkezlerden bazıları ülkemizde TUBİTAK, TAEK, ASELSAN Dünya’da ise CERN, NASA ve ESA olarak sıralanabilir.
TÜBİTAK (Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu): 1963 yılında fen bilimlerindeki araştırmaları desteklemek ve teşvik etmek amacı ile kurulmuştur. Temel bilimler, tıp, tarım, hayvancılık, teknolojik uygulamalar, enerji sistemleri, bilişim ve bilgi güvenliği, yarı iletken teknolojileri gibi alanlarda çalışmalar yapılmaktadır.
TAEK (Türkiye Atom Enerji Kurumu): Nükleer enerjinin ülke yararına kullanımını sağlamak amacıyla kurulmuştur. Tarım ve gıda malzemeleri ile hava, su ve topraktaki radyoaktivite analizleri, radyoaktif atıkların depolanması, baca gazlarının arıtılması, radyasyondan korunma eğitimleri gibi çalışmalar sürdürülmektedir.
ASELSAN (Askeri Elektronik Sanayi) Türk silahlı kuvvetlerinin haberleşme ihtiyaçlarının yerli ve millî imkanlarla karşılanması amacıyla 1975 yılında kurulmuştur. Elektronik teknolojileri ve sistem entegrasyonu alanında çalışmalar yapılmaktadır.
CERN (Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi) Dünya’nın en büyük parçacık fiziği laboratuvarıdır. Atom altı parçacıkları tanımaya yönelik yapılan deney ve çalışmaların sonucunda elde edilen bilgi ve veriler plazma fiziği, elektronik, nanobilim gibi alanlarda yeni çalışmaların yapılmasında etkili olmuştur.
NASA (Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi) Amerika’da bulunan bu merkezde uzay çalışmaları yürütülmektedir.
ESA (Avrupa Uzay Ajansı) Avrupa’nın uzay programlarını hazırlamak ve geliştirmek amacıyla 1975 yılında Fransa’da kurulmuştur. Bilimsel araştırmalarda etik ilkelere uyulmalıdır. Bilim etiği; canlı yaşamına fikir, teori ve düşünceye saygılı, tarafsızlığı ve bilimsel çalışmalarda mahremiyeti kapsar. Bilim insanı; intihal, sahtecilik, uydurmacılık ve yinelenen yayın yapma gibi istenmeyen uygulamalar yapmamalıdır.
Ergun Bulşu Hoca’nın Fiziğe Giriş TYT Fizik dersini aşağıdaki videodan izleyebilirsiniz:
Fiziğe Giriş PDF dosyasına aşağıda bulunan linkten ulaşabilirsiniz.
TYT Fizik soru bankasına bu linkten ulaşabilirsiniz.