TYT fizik bilimine giriş konusu; fiziğin çalışma alanını, alt dallarını, diğer disiplinlerle ilişkisini, fiziksel nicelikleri, SI birim sistemini, skaler-vektörel büyüklükleri, araştırma merkezlerini ve bilim etiğini kapsar. Diğer derslere ve konu sırasına TYT konu anlatımı arşivinden ulaşabilirsiniz.
FİZİK BİLİMİ VE ÖNEMİ
Fizik Neyi İnceler?
Fizik; maddeyi, enerjiyi, bunların hareket ve etkileşimlerini gözlem, deney, ölçme ve matematiksel modeller yardımıyla inceleyen temel bilimdir. Atom altı parçacıklardan galaksilere kadar çok farklı ölçeklerdeki olaylara aynı temel soruyla yaklaşır: “Bu olay nasıl gerçekleşiyor ve hangi düzenli ilişkilerle açıklanabilir?”
Fiziksel bilgi yalnız gözleme dayanmaz. Bir problem belirlenir, ölçülebilir veriler toplanır, veriler arasındaki ilişkiler için hipotez veya model geliştirilir ve öngörüler deneyle sınanır. Yeni kanıtlar ortaya çıktığında modeller geliştirilebilir. Bu nedenle bilimsel bilgi güçlü kanıtlara dayanır ancak değişmez bir ezber değildir.
→
→
Fiziğin Günlük Yaşam ve Teknolojideki Yeri
Elektrik üretimi ve iletimi, haberleşme, görüntüleme, ulaşım, iklimlendirme, yapı güvenliği ve uzay çalışmaları fizik ilkelerinden yararlanır. Cep telefonundaki yarı iletkenler katı hâl fiziğiyle, kablosuz iletişim elektromanyetizmayla, kamera ve fiber optik sistemler optikle, motor ve fren sistemleri mekanikle ilişkilidir.
Fizik diğer bilimlere de temel sağlar. Kimyasal bağların açıklanmasında atom fiziği ve kuantum yaklaşımı; canlılarda görme, işitme ve kan dolaşımında optik, dalgalar ve akışkanlar; deprem ve atmosfer olaylarında mekanik ile termodinamik kullanılır. Bu ilişki, fiziğin diğer disiplinlerin yerine geçtiği değil, ortak problemleri farklı bakışlarla açıklamaya katkı verdiği anlamına gelir.
FİZİĞİN ALT DALLARI VE DİĞER DİSİPLİNLER
Mekanik, Elektromanyetizma, Termodinamik ve Optik
Mekanik; kuvvet, hareket, denge ve enerji ilişkilerini inceler. Köprülerin dengesi, araçların hareketi ve gezegenlerin yörüngeleri mekanikle açıklanır. Elektromanyetizma; elektrik yüklerini, elektrik ve manyetik alanları, akımı ve elektromanyetik dalgaları ele alır. Motor, jeneratör, transformatör ve haberleşme sistemleri bu alana örnektir.
Termodinamik; sıcaklık, ısı, iç enerji ve enerji aktarımını inceler. Isı makineleri, buzdolabı ve iklimlendirme sistemleri termodinamikle ilişkilidir. Optik ise ışığın yayılması, yansıması, kırılması ve maddeyle etkileşimini inceler; gözlük, mikroskop, teleskop ve kameralar başlıca uygulamalardır.
Atom, Nükleer, Katı Hâl ve Yüksek Enerji-Plazma Fiziği
Atom fiziği, atomun yapısını, enerji düzeylerini ve elektronların ışıkla etkileşimini inceler. Lazerler ve atomik saatler bu alanla ilişkilidir. Nükleer fizik, atom çekirdeğini, radyoaktif bozunmayı, fisyon ve füzyon olaylarını ele alır; nükleer enerji ve radyoterapi uygulamalarına temel sağlar.
Katı hâl fiziği, kristal yapıların elektriksel, manyetik, optik ve esneklik özelliklerini inceler. Yarı iletkenler, transistörler, LED’ler, güneş pilleri ve süper iletkenler bu alanın uygulamalarıdır. Yüksek enerji ve plazma fiziği ise atom altı parçacıkları, hızlandırıcı deneylerini, yıldızlardaki plazmayı ve çok yüksek enerjili etkileşimleri araştırır.
Fiziğin Diğer Disiplinlerle İlişkisi
Fizik olayları açıklarken matematiğin sembol ve modellerinden yararlanır; kimyayla atom ve molekül ölçeğinde, biyolojiyle canlı sistemlerin işleyişinde, coğrafya ve yer bilimleriyle atmosfer, deprem ve Dünya’nın yapısında ortaklaşır. Mühendislik fizik ilkelerini ürün ve sistem tasarımına dönüştürür. Spor biliminde hareket ve denge, sanatta ses-akustik ile ışık-renk, arkeolojide ise yaş tayini gibi uygulamalar öne çıkar.
FİZİKSEL NİCELİKLER VE SI BİRİM SİSTEMİ
Fiziksel Nicelik, Ölçüm Değeri ve Birim
Ölçülebilen ve sayı ile ifade edilebilen özelliklere fiziksel nicelik denir. Bir ölçüm sonucu, sayısal değer ve birim birlikte yazıldığında anlam kazanır: “Masanın uzunluğu 1,4 metredir.” cümlesinde uzunluk nicelik, 1,4 ölçüm değeri, metre ise birimdir.
Aynı nicelik farklı birimlerle ifade edilebilir; 2 metre ile 200 santimetre aynı uzunluğu gösterir. İşlem yapılırken birimler uyumlu hâle getirilmelidir. Birim sembolleri keyfî çoğul yapılmaz ve büyük-küçük harfe dikkat edilir: metre m, saniye s, kilogram kg, amper A, kelvin K ile gösterilir.
Yedi Temel Nicelik ve SI Birimleri
Başka nicelikler yardımıyla tanımlanmayan niceliklere temel nicelik denir. Uluslararası Birim Sistemi’nde (SI) yedi temel nicelik vardır. Tablodaki nicelik sembolü ile birim sembolü aynı şey değildir; örneğin kütlenin nicelik sembolü çoğunlukla m, birimi kilogram ve birim sembolü kgdır.
| Temel nicelik | Yaygın nicelik sembolü | SI birimi | Birim sembolü |
|---|---|---|---|
| Uzunluk | ℓ | metre | m |
| Kütle | m | kilogram | kg |
| Zaman | t | saniye | s |
| Elektrik akımı | I | amper | A |
| Termodinamik sıcaklık | T | kelvin | K |
| Madde miktarı | n | mol | mol |
| Işık şiddeti | Iv | kandela | cd |
Türetilmiş Nicelikler ve Birimleri
Temel niceliklerin matematiksel birleşimleriyle tanımlanan niceliklere türetilmiş nicelik denir. Alan m², hacim m³, sürat m/s ve özkütle kg/m³ ile ifade edilir. Kuvvetin SI birimi newtondur: 1 N = 1 kg·m/s². Enerji joule, güç watt ve basınç pascal birimiyle gösterilir.
SKALER VE VEKTÖREL NİCELİKLER
Skaler ve Vektörel Büyüklükleri Ayırma
Yalnız ölçüm değeri ve birimle tam olarak ifade edilebilen nicelikler skalerdir. Kütle, zaman, sıcaklık, enerji, sürat, hacim ve basınç skalerdir. Ölçüm değeri ve birimin yanında yön bilgisi de gerektiren nicelikler vektöreldir. Yer değiştirme, hız, ivme, kuvvet, ağırlık ve elektrik alan vektöreldir.
“Araba 80 km/sa süratle gidiyor.” ifadesi skaler bilgi verir. “Araba doğuya doğru 80 km/sa hızla gidiyor.” ifadesinde yön de bulunduğu için hız vektöreldir. Benzer biçimde alınan yol skaler, başlangıçtan bitişe yönlü konum değişimi olan yer değiştirme vektöreldir.
Kütle, zaman, sıcaklık, enerji, sürat
Yer değiştirme, hız, ivme, kuvvet, ağırlık
Vektörün Gösterimi ve Özellikleri
Vektör yönlendirilmiş doğru parçasıyla gösterilir. Okun başlangıcı uygulama noktasını, uzandığı çizgi doğrultuyu, ok ucu yönü, uzunluğu ise seçilen ölçeğe göre büyüklüğü temsil eder. İki vektörün eşit olması için büyüklükleri, yönleri ve doğrultuları aynı olmalıdır; farklı noktalara çizilmiş olmaları tek başına eşitliği bozmaz.
Tek Boyutta Vektörlerin Toplanması
Aynı doğrultu ve aynı yöndeki vektörlerin büyüklükleri toplanır; bileşke de aynı yöndedir. Zıt yönlü vektörlerde küçük büyüklük büyükten çıkarılır ve bileşkenin yönü büyük vektörün yönü olur. Yön için işaret seçilirse doğu ya da sağ yönü pozitif, batı ya da sol yönü negatif alınabilir.
BİLİM ARAŞTIRMA MERKEZLERİ VE BİLİM ETİĞİ
Türkiye’deki Araştırma ve Teknoloji Kurumları
TÜBİTAK, bilimsel ve teknolojik araştırmaları destekler ve araştırma merkezleri yürütür. ASELSAN, savunma elektroniği, haberleşme, radar, elektro-optik ve benzeri ileri teknoloji alanlarında çalışır. MTA, yer bilimleri ve maden kaynakları üzerinde araştırmalar yapar. TUA, Türkiye’nin uzay programı ve uzay alanındaki koordinasyonuyla ilişkilidir.
Nükleer enerji ve araştırma alanında eski kaynaklarda TAEK adı görülür. TAEK, 2020’de diğer ilgili kurumlarla birlikte TENMAK çatısı altında yeniden yapılandırılmıştır. Güncel MEB programında TENMAK adı kullanılır; eski ÖSYM kapsam belgeleri ve kaynaklarda TAEK kısaltmasına rastlanabileceği için iki ad arasındaki tarihsel ilişki bilinmelidir.
CERN, NASA ve ESA
CERN, parçacık hızlandırıcıları ve dedektörlerle maddenin temel yapısını araştıran Avrupa merkezli uluslararası laboratuvardır. NASA, Amerika Birleşik Devletleri’nin sivil havacılık ve uzay kurumudur. ESA ise Avrupa ülkelerinin ortak uzay ajansıdır. Uzay gözlemleri, uydu sistemleri ve gezegen araştırmaları NASA ile ESA’nın çalışma alanlarına örnektir.
Bilimsel Araştırmalarda Etik İlkeler
Bilimsel araştırmada veriler dürüstçe toplanmalı ve raporlanmalı; istenen sonuca uymayan ölçümler gizlenmemelidir. Başkasının düşüncesi, verisi veya görseli kaynak göstermeden kullanılmamalıdır. Katılımcıların güvenliği, mahremiyeti ve gönüllü onamı korunmalı; canlılara ve çevreye gereksiz zarar verilmemelidir.
Uydurma, hiç yapılmamış bir araştırma için veri üretmek; çarpıtma, veriyi sonucu değiştirecek biçimde seçmek veya değiştirmek; intihal, başkasının çalışmasını kaynak göstermeden kendine aitmiş gibi sunmaktır. Araştırmanın tekrarlanabilmesi için yöntem ve koşullar açıkça belirtilmelidir.