Fiziğin uğraşıları

FİZİĞİN UĞRAŞ ALANLARI Fizik, insan yaşamının her anında vardır. Bir arabanın veya uçağın hare­ket etmesi, elektrik anahtarına dokunduğunuzda lambanın ışık vermesi, şimşek çaktığında çok şiddet-bir sesin duyulması, bazı kimyasal maddelerin radyoaktif ışınlar yayması, radyoaktif bir madde atomu-un çekirdeğinin parçalanması durumunda büyük miktarlarda nükleer enerjinin ortaya çıkması vb. birçok olayın nedenini fizik bilimi inceler. Bu olaylar fiziğin değişik alt alanlarında incelir. Bu alt alanlar;MekanikCisimlerin nasıl hareket ettiğini ve nasıl etkileştiklerini inceler. Nükleer FizikAtom çekirdeğinin yapısını ve kararsız çekirdeklerin nasıl ışıma yaptıklarını inceler. Fiziğin Alt Alanları Atom Fiziği Atomların yapısını oluşturan unsurların nasıl etkileştiğini inceler. Katıhal FiziğiYoğun haldeki maddelerin, elektiriksel, manyetik, optik ve esneklik özelliklerini inceler. ManyetizmaDünyanın manyetik alanını, manyetikmaddelerin ve elektrik akımından oluşan manyetik alanı inceler. TermodinamikEnerjinin madde içinde nasıl yayıldığını ve nasıl iletildiğini inceler. OptikIşıkla ilgili olayları inceler.Fiziğin her bir alt alanının hayatımızı ne şekilde etkilemektedir? Hızlı trenlerin ve telefondaki seslerin iletilmesinde manyetizma alanının ortaya koyduğu bilgilerden yararlanılır. Astronomide yeni gezegenlerin, yıldızların, galaksilerin keşfedilmesinde ve davranışlarının incelenmesinde, tıpta görme kusurlarının düzeltilmesinde optik alanında elde edilen bilgileri kullanılır. Nükleer enerji santrallerinde nükleer fizikle ilgili elde edilen bilgilerin, ısının evlerinizdeki kalorifer peteklerinin içinde ve doğal ortamda yayılmasında termodinamik alanıyla ilgili bilgilerin kullanılmaktadır.BİLİMSEL YÖNTEM Bilim insanları, inceledikleri olaylarla ilgili yaptıkları nitel ve nicel gözlemlere, deney sonuçlarına bağlı olarak bazı bilimsel bilgilere ilke, kanun ve teorilere ulaşırlar. Bu süreçte bilim insanlarının fizikle ilgili bilimsel bilgilere ulaşırken nasıl bir yol izlerler ? Fizik bilimiyle ilgilenen bilim insanları, birtakım bilimsel bilgilere ulaşırken planlı ve sistemli bir şekilde çalışırlar. Bu süreçte fizikle ilgili ilkelere, kanunlara ve teorilere ulaşırken bilimsel çalışma yöntemi olarak bilinen bir yol izlerler. Bir bilim insanının kullandığı bilimsel yöntem, diğer bir bilim insanı tarafından kullanılan bilimsel yöntemden farklı olabilir. Bilimsel bir yöntemin aşamaları aşağıdaki gibi sıralanabilir:1- Problemin BelirlenmesiÖncelikle problemin iyi anlaşılması gerekiyor. "Problemi anlamak, problemi yarı-yarıya çözmek demektir."2- GözlemNitel ve Nicel olmak üzere iki çeşit gözlem vardır.Nitel Gözlem : Beş duyumuzu kullanarak yaptığımız gözlemlerdir.Örneğin "çaydanlıktaki su sıcaktır".Buradaki gözlem nitel bir gözlemdir.Bunu, suya dokunarak veya sudan çıkan buharı gözlemleyerek karar veririz.Nicel Gözlem : Ölçü aletleri kullanılarak yapılan gözlemlerdir. Örneğin "çaydanlıktaki su 100 ºC dir".Buradaki gözlem nicel bir gözlemdir.Burada termometre aleti kullanılarak bir gözlem yapılmıştır.Yukarıdaki örneklerden de anlaşıldığı gibi nitel gözlemler kişiler arasında farklılık gösterebilirken , nicel gözlemler daha objektifdir. Bu yüzden bilimsel bir çalışma sırasında nicel gözlemlere daha fazla ağırlık verilir.3- Verilerin ToplanmasıVeriler problem ile ilgili gerçekleri içerir. Gözlemler sonucu elde edilen veriler toplanıp, düzenlenir.4- Hipotezin KurulmasıHipotez , probleme geçici bir çözümdür.Bu çözüm yapılan gözlemler ve toplanan veriler ışığında kurulmuştur.İyi bir hipotez;a) probleme iyi bir çözüm önermeli,b) deney ve gözlemlere açık olmalı,c) toplanan tüm verilere uygun olmalıdır.5- Tahminlerde BulunmaKurulan hipotezler doğrultusunda mantıklı sonuçların çıkartılmasıdır ve bu sonuçlar ile hipotezler test edilir.Tahminler, "Eğer.................... ise ................. dır" şeklindeki cümlelerle ifade edilir.Tahminler genellikle "Tümdengelim" ve "Tümevarım" yöntemleri ile gerçekleştirilir.Tümdengelim yönteminde bir ön bilgi kullanılarak genelleme yapılır. Örnek : Eğer bütün canlılar hücrelerden meydana gelmiş ise ,insanda hücrelerden meydana gelmiştir.Tümevarım yönteminde ise özel gözlemler yapılarak bir sonuca varılır.Örnek : Eğer insanlar, hayvanlar, bitkiler hücrelerden meydana gelmiş ise bütün canlıların yapı birimi hücredir.6- Kontrollü DeneyYapılan tahminlerin geçerli olup olmadığı kontrollü deneyler sonucu tespit edilir.Kontrollü deneylerde iki deney grubu vardır: Birine kontrol grubu , diğerine ise deney grubu denir.Her iki grupta da aynı deney aynı şartlar altında yapılır iken sadece araştırılan faktör gruplar arasında farklı tutulur.Deney sonuçları tahminleri doğrular ise hipotez geçerlilik kazanır.Aksi durumda ise eldeki verilerle yeni hipotezler kurularak bilimsel çalışmaya devam edilir.7- GerçekDeneyler ile kanıtlanmış bilimsel doğrulardır.8- TeoriTekrarlanan deneylerle doğruluğu tam olarak değil, ama büyük ölçüde kabul edilmiş hipotezlerdir.Teorilerin çürütülme ihtimalleri vardır.9- KanunBir teori veya hipotez , doğruluğu bütün bilimlerce kabul edilmiş ise kanun halini alır.Örnek : Yerçekimi kanunu...Bilimsel yöntem; bilimsel olarak tanımlanan problemlerin, konuyla İlgili olan diğer bilim İnsanlarının kabul edilebileceği şekilde çözülmesi olarak tanımlanabilir. Bu şekilde, incelenen olaylarla ilgili akla uygun olan neden-sonuç ilişkileri ortaya konulmaya çalışılır.Bilim yöntemle merak edilen konular hakkındaki soruların yanıtları ve karşılaşılan problemlerin çözümleri bulunur. Bilimsel yöntemin çeşitli aşamaları vardır. Birinci aşama “soru sormak”tır. Bir şeyler dikkatimizi çeker ve onun ne olduğunu merak ederiz. Bir şeylerin neden ve nasıl işlediğini öğrenmek isteriz ve sorular sorarız. Böylece bilimsel yöntemi kullanmaya başlarız. Daha sonra soruları yanıtlamak üzere ön bilgi toplanır. “Araştırma yapmak”, bilimsel yöntemin ikinci aşamasıdır. Araştırma yaparken çeşitli kaynaklar kullanılır, uzmanlardan yardım alınır ve araştırma merkezlerine gidilir. Bulunan ipuçları değerlendirilerek sorunun yanıtını ya da yanıtları düşünülür ve bunlar sıralanır. Deneyle sınanabilecek aşamaları olan bir durum yaratılır, yani varsayımda bulunulur. Bilimsel yöntemin üçüncü aşaması “varsayımda bulunmak”tır. Birden fazla varsayım kurulabilir. Varsayımı sınamak için bir deney yapılır. Deney yapmak bilimsel yöntemin dördüncü aşamasıdır. Ne yapılacağı sırayla belirlenir. Bu sıralama deneysel yöntemdir. Deneyde kullanılacak tüm araç ve gereçler bir araya getirilir, gerekirse bazıları hazırlanır. Deney yapıldıktan sonra sonuçları ortaya koyulur. Gözlemler kaydedilir. Bu sonuçlar kullanılan madde miktarı, deneyin ne kadar sürede olduğu, deneyin sonunda ne gibi değişiklik olduğu şeklinde verilerdir. Deney sırasında olan tüm olaylar, gözlemler açıklamalar şeklinde yazılmalıdır. Uygulanan yöntemin sırası ile uygulanıp uygulanmadığı önemlidir. Elde sayısal sonuçlar varsa bunları bazı matematiksel işlemler ile değerlendirmek gerekebilir. Tablo ya da grafik yapılabilir. Ortaya çıkan sonuçlar basit çizimler yoluyla gösterilebilir. “Sonuçları ortaya koymak”, bilimsel yöntemin beşinci aşamasıdır. Bu aşamadan sonra soruya geri dönülür. Varsayımın sınanıp sınanmadığına bakılır. Tüm veriler bir araya getirilir ve bunlar değerlendirilir. “Değerlendirme yapmak” bilimsel yöntemin altıncı aşamasıdır. Yapılan deneyle varsayım sınanmadıysa nerede hata yapmış olunabileceğine bakılır. Yöntem ya da kullanılan araç gereçler değiştirmek durumunda kalınabilir. Tekrar tekrar denenir. Bilimsel yöntemle varsayım sınanmasa bile mutlaka bir sonuça ulaşılır. Fizikte Temel Büyüklükler Fizik bilimiyle ilgili bilimsel bilgilerin tanımlanmasında uzunluk, kütle, zaman, elektrik akımı, termodinamik sıcaklık, madde miktarı, ışık şiddeti vb. daha birçok fiziksel büyüklük kullanılır. Fiziksel büyüklüklerin tam olarak tanımlanabilmesi için nitel ve nicel gözlemleri de içeren ölçümlerin yapılması gerekir. Bundan dolayı biliminde olaylar açıklanırken ölçme önemli bir yer tutar.10, 21 ,32, 44 ve 500 gibi rakamlar sizin için ne anlam taşımaktadır? Peki, bu rakamların sonuna km, saniye, amper ve volt şeklinde bazı ilaveler yapılırsa anlamlarında bir değişiklik olur mu? Buradan ketle rakamların bir birim ile anlam kazandığı sonucuna varabilir misiniz? Fiziksel bir büyüklüğün ölçülebilmesi büyüklük kendi cinsinden bir ölçü ile karşılaştırılır.Buna birim adı verilir.Bu durumu bir parça ipin uzunluğunun nasıl ölçüldüğünü inceleyerek anlamaya çalışalım. Bu işlem için birim olarak seçilen belli bir uzunluğun (örneğin metrenin) ölçülecek ipte kaç kez bulunduğu hesaplanır. Bu işlemde ölçmenin anlamlı olabilmesi için ölçüm sonucunun, birimi ile ifade edilmesi gerekir.Kütle, uzunluk, zaman, sıcaklık gibi büyüklüklerin yanında akım şiddeti, kuvvet ve hız gibi büyüklükleri de günlük hayatımızda fizikle ilgili olayları açıklamakta kullanırız. Bu büyüklükler fizikte farklı antantlar taşır. Bu büyüklüklerden bazıları tek başına bir anlam ifade ederken bazıları ise diğer büyüklüklere bağlı olarak tanımlanır. Bu açıdan fiziksel büyüklükleri temel büyüklükler ve türetilmiş büyüklükler olmak üzere iki kısımda inceleyebiliriz. Temel büyüklükler, tek başına ifade edildiğinde bir anlamı olan büyüklüklerdir.Türetil-büyüklükler ise başka büyüklükler yardımıyla ifade edilen büyüklüklerdir. Fizikle ilgili temel ve türetilmiş büyüklükler birim isimleri ve simgeleriyle birlikte aşağıdaki çizelgede verilmiştir. Bu büyüklüklerin nerede ve nasıl kul lanıldığını fen ve teknoloji derslerinden öğrendiklerinizi de hatırlayarak tanımlayınız. Kütlenin, terazi ile ölçüldüğünü ve ölçüm sonucunun kilogram ile ifade edildiğini biliyorsunuz. Birim herhangi bir matematiksel dönüşüm yapılmadan sonuç doğrudan ölçülen birim cinsinden belirtildiği için kilogram temel bir büyüklüktür. Fen ve teknoloji dersinde direnci, potansiyel farkının akım şiddetine oranı şeklinde tanımlamıştınız. Direnç birimi potansiyel farkı ve akım şiddetine bağlı olarak türer. R=V / i eşitliğinde potansiyel farkı birimi volt, akım şiddeti birimi amper olarak alındığında direnç birimi Volt / amper olur. Bu birimin özel olarak adlandırılması ohm'dur