Bilinmesi Gerekenler
  Ders
 

FİZİK DERSİ KONU ÖZETLERİ:

 1.   9. Sınıf Konu Özetleri
 2. 10. Sınıf Konu Özetleri
 3. 11. Sınıf Konu Özetleri
 4. 12. Sınıf Konu Özetleri
 
5. YGS - LYS Konu Özetleri
    
5.1. Fiziğin Doğası




FİZİĞİN DOĞASI

         Öğrencilerin genellikle büyük bir bölümü lise ikinci sınıf da fizik dersini tercih etmiyor. Bunun nedenlerini sıralamaya kalktığımızda birinci nedenin, devletin, ailelerin dahası toplumun bilime vermesi gereken önemi yeterince vermediğini görüyoruz. O zaman bu ders sadece okunup geçerli notun alınması gereken bir zorunluluğa dönüşüyor.  İkinci neden; Fen ve Teknoloji ile fizik öğretmenlerinin yaklaşımlarından kaynaklanıyor. Üçüncü neden; bir üst sınıfa geçmiş öğrencilerin zor dersler listesinde fizik dersinin ilk sırayı almasından kaynaklanıyor.
 
         O zaman öncelikle öğrencilerimizin bilmesi gereken     “ Fizik nedir? “ sorusunun cevabıdır. Fizik, yaşamın ta kendisidir. Yaşarken yaptıklarımızı şöyle kaba başlıklarla anımsarsak fiziğin yaşamın ta kendisi olduğunu da görmüş oluruz.
 
         Yaşamak için yaptıklarımıza baktığımızda. Soluk alıp vermek, beslenmek, hareket etmek, iş yapmak, enerji harcamak ve diğerleri ile gündemdeki konular, global ısınma, nehirlerin, denizlerin kirlenmesi, cep telefonu, yazıcı, bilgisayar, uydular, uzay araçları ve daha nice aklınıza gelen konu fiziğin de konusudur. Fizik konularını canlı ve cansız doğadan alır. Doğada gerçekleşen olayların nasıllarını matematiksel ifadelendirmeye çalışır.
 
Tanım: Fizik, madde ve enerji arasında etkileşimi inceleyen ve doğada gerçekleşen olaylarla ilgili mantıklı açıklamalar üretmeye çalışan uygulamalı bir bilim dalıdır.
 
FİZİĞİN ALT ALANLARI
 
1. Mekanik
Kuvvet ve hareket ile bunlar arasındaki enerji ilişkilerini inceler. Dalgaların oluşmasından makinelerin çalışma prensiplerine kadar çok geniş bir uğraş alanı vardır.
 
2. Elektrik
Maddenin yapısındaki elektron ve protonların sahip olduğu elektrik yükleri ile bunların neden olduğu elektrik alan ve elektriksel kuvvetleri konu edinir. Yıldırımlardan elektrikli ev aletlerine kadar çok geniş bir uygulama alanı vardır.
 
3. Manyetizma
Dünyanın manyetik alanını, manyetik maddelerin ve elektrik akımından oluşan manyetik alanı inceler. Hızlı trenlerin ve telefondaki seslerin iletilmesinde manyetizma alanının ortaya koyduğu bilgilerden yararlanılır.
 
4. Optik
Işığın davranışı ile aydınlanma, gölge oluşumu, yansıma ve kırılma gibi ışık olaylarını inceler. Gözün görmesinden renklerin oluşumuna kadar birçok olay optiğin uğraş alanına girer. Astronomide yeni gezegenlerin, yıldızların, galaksilerin keşfedilmesinde ve davranışlarının incelenmesinde, tıpta görme kusurlarının düzeltilmesinde optik alanında elde edilen bilgileri kullanılır.
 
5. Termodinamik
Temelde ısı olaylarını ve enerjinin ısı ile ilgili kısmını inceler. Suyun kaynamasından buzulların erimesine kadar ısı ile ilgili konularla ilgilenir.
 
6. Atom Fiziği
Fiziğin, maddeyi oluşturan atomları, atomların yapısını ve özelliklerini, atomların birbirleri ile ilişkilerini inceleyen bir daldır.
 
7. Nükleer Fizik
Atomu meydana getiren çekirdeğin özellikleri ve birbirleri ile yaptıkları etkileşmeleri inceleyen fizik dalıdır. Atom bombası gibi zararlı uygulamaları geliştirmiş olsa da radyasyondan korunma yollarını öğretir ve günümüzde enerji üretiminde vazgeçilmez bir yeri vardır.
 
8. Katıhâl Fiziği
Yoğun haldeki maddelerin, elektriksel, manyetik, optik ve esneklik özelliklerini inceler. Yapılarında gözlenen simetri, daha kolay inceleme ortamı oluşturduğu için özellikle kristal özelliğe sahip olan maddeleri inceler. Elektroniğin teorisini oluşturur.
9. Kuantum Fiziği
Maddenin çok küçük boyutlardaki (bir metrenin milyarda biri yani atomik ve moleküler boyutlar) dinamiklerini belli bir olasılık ile veren disiplindir. Mikroskobik parçacıklar,“doğanın en küçük parçaları” yani küçük dünya diye adlandırılan “mikrocosm” ile ilgilenen bir kuramdır. Konu olarak atomlar, atom çekirdekleri, bu çekirdeklerin yapıları ve onları oluşturan parçacıklar ile bu parçacıklar arası etkileşimleri inceler.

         Fiziğin en temel süreci şüphesiz ki ölçmedir. Gözlem-ölçme-deney süreçleri düşünülürse,aralarındaki benzerliğin amaç benzerliği olduğu görülür. Hepsi içinde bulunduğumuz evrene ait özelliklerin bize aktarılması içindir. Gözlem, insanın düşünmesiyle beraber var olmaya başlamıştır. Ölçme ve deney ise daha sonraları ortaya çıkmıştır. Deney; evrenin belli bir kısmının benzerinin yaratılıp üzerinde çeşitli ölçme süreçlerinin gerçekleştirilmesidir.
 
         Doğa, evrenin en yakınımızdaki parçası olarak düşü-nülürse; gözlem ile doğaya müdahale edilmiyormuş, fakat ölçme ve deneyle müdahale ediliyormuş gibi görünür.Oysa saf olarak gözlem bize doğayı anlamak yolunda çok şey kazandırmaz. Daha aktif bir yaklaşım gerekir ki bu da deneydir. Ölçmenin önemi ise fizik-matematik ilişkisinde ortaya çıkar. Her bilge insan İyi bir gözlemcidir.
Tanım: Gözlem, bir olayla ilgili olarak duyu organları ya da araç gereçler kullanılarak yapılan incelemelerdir.
 
         Ölçümlerimizi duyu organlarımızla veya bir ölçü aleti (araç - gereç) ile yapabiliriz. Bu durumda yapılan gözlemler nitel gözlem, ve nicel gözlem olmak üzere ikiye ayrılır.
Nitel Gözlem: Nitel gözlem, bir insanın beş duyusunu kullanarak yaptığı gözlem olarak tanımlanabilir.
 
Nicel Gözlem: Nicel gözlem, bir insanın araç ve gereç kullanarak yaptığı gözlem olarak tanımlanabilir.


FİZİKTE ÖLÇME (BÜYÜKLÜKLER) :
Ölçme Kavramı

         Ölçme görünüşte basit olmasına rağmen, göründüğü kadar basit olmayıp oldukça karmaşık bir işlemdir. Ölçme yapabilmek için sırasıyla şu soruları sorup cevap aramak gerekmektedir: 

         » Neyi ölçeceğiz?                     » Nesini ölçeceğiz?
         » Ne ile Ölçeceğiz?                  » Kim ölçecek?
         » Ne kadar?
 
         Öyleyse bir ölçme işleminde şu üç öğenin mutlaka bulunması gerekmektedir:

         1. Ölçülecek bir varlık (Varlığı bir veya birkaç niteliği yönünden ölçebiliriz.)
         2. Ölçeceğimiz varlığı veya niteliği doğru olarak ölçebilen bir aracın olması,
         3. Sonucun sayı ile anlatımı.
 
         Bu üç öğenin dışında, ölçme işlemini gerçekleştirecek bir kişinin olacağı ve bu kişinin ölçme konusu ile ilgili bilgi ve beceriye sahip olması gerektiği de unutulmamalıdır.
 
Ölçmede Hassaslık ve Hata Kavramı
 
         Bir araçta hatayı azaltmanın yolu hassaslığı artırmaktır. Hassaslık, birimi küçültecek etki yapacak şekilde aracın düzenlenerek duyarlılığın artırılmasıyla olur.
 
         Bir ölçme işleminde hatayı en az seviyeye indirebiliriz. Fakat aracımız çok hassas bile olsa, tamamen hatasız bir ölçmeyi kolay kolay yapamayız.

         Her ölçmede mutlaka hata payı vardır. Bu hata ölçme yönteminden, ölçmeyi yapan bireyden, ölçme yapılan ortamdan vb. olabilir.
 
         Ölçmedeki hatalar şunlardan kaynaklanmaktadır;
 
          1. Ölçüm yapan kişiden          2. Ölçme aletinden
          3. Ortamdan                          4. Ölçme yönteminden
 
         1. Ölçmeyi yapan kişiden gelen hatalar; Bireylerin, ölçme konusu ile ilgili bilgi ve becerilerinin noksan ve farklı oluşundan dolayı, herkes aynı derecede hassas bir ölçme yapamaz.

         2. Ölçme aracından gelen hatalar; Bir araç ne kadar iyi yapılırsa yapılsın, zamanla hassaslığı bozulabilir.

         3. Ölçen kişinin ve ölçme aracının çevre ile etkileşiminden doğan hatalar; Özellikle insanla ilgili ölçme çalışmalarında bu durum daha çok etkili olur. Ölçen kişi ile, ölçülen kişinin etkileşmesi, ölçme sonucunu olumlu ve olumsuz şekilde etkileyebilir.
 
         4. Fiziksel, kimyasal, ve biyolojik yöntemlerin yanlış kullanılması ölçüm sonuçlarını etkileyebilir.
 
         Kaynağı belli olmayan hatalar; Kaynağı iyi bilinmeyen, ölçmeciye veya ölçme aracına bağlı olan ve ölçme sonuçlarına gelişigüzel yansıyan hatalara tesadüfi (rastlantısal) hatalar denir.
 
         Bir aracın ölçülmek isteneni doğru olarak ölçmesi, bu aracın geçerli olduğunu gösterir. Her uygulanışta aynı sonucu vermesi de onun güvenilir olduğuna işarettir. İnsanın ruhsal yönü ile ilgili nitelikleri, birbirinden tam olarak ayırmak mümkün olmadığı gibi, bu niteliklerin birbirlerini etkilemesi ölçme işlemini daha da zorlaştırır. Bunun için de, eğitim ve öğretimde kullanılan ölçme araçlarının geçerliliği ve güvenilirliği tam değildir. 

         Ölçümlerde hata yapma olasılığını azaltmak için:
 
·         Ölçümü birkaç kez tekrar etmek
·         Hassaslığı bozulmamış uygun ölçü aleti kullanmak
·         Ölçülecek nesneyi ve aleti iyi tanımak
 
gerekmektedir.
         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 fizik biliminde olaylar açıklanırken ölçme önemli bir yer tutar.
 
         Fiziksel bir büyüklüğün ölçülebilmesi için büyüklük kendi cinsinden ve birim adı verilen diğer bir ölçüyle karşılaştırılabilir.
 
         Bu büyüklüklerden bazıları tek başına bir anlam ifade ederken, bazıları ise diğer büyüklüklere bağlı olarak tanımlanır. Bu açıdan fiziksel büyüklükleri temel büyüklükler ve türetilmiş büyüklüklerolmak üzere iki kısımdan inceleyebiliriz.
 
 
Temel büyüklükler

Matematiksel olarak tanımlanmamış, yani başka büyüklükler yardımıyla ifade edilmeyen büyüklüklere Temel büyüklükler denir.
 
         1.   Uzunluk:  Sembolü ( l ) , Birimi metre ( m )
         2.   Kütle:  Sembolü ( m ) , Birimi kilogram (kg)
         3.   Zaman: Sembolü ( t ) , Birimi saniye (s)
         4.   Akım şiddeti: Sembolü ( i ) , Birimi amper (A)
         5.   Sıcaklık: Sembolü ( T ) , Birimi kelvin (K)
         6.   Işık şiddeti: Sembolü ( I ) , Birimi candela (cd)
         7.   Madde miktarı: Sembolü ( n ) , Birimi mole (mol)
 
 
Türetilmiş Büyüklükler

Matematiksel olarak tanımlanmış, yani başka büyüklükler yardımı ile ifade edilebilen büyüklüklere Türetilmiş Büyüklükler denir.
 
         1.  Hacim: Sembolü (V) , Birimi metreküp (m3)
         2.  Hız: Sembolü (v)Birimi (m/s)
         3.  İvme: Sembolü (A) , Birimi (m/s2)
         4.  Kuvvet: Sembolü (F) ,Birimi Kg. m/sn (N)
         5.  İş: Sembolü (W) , Birimi Kg. m2/s2 (J)
         6.  Elektrik yükü: Sembolü (Q) , Birimi Amper. s (C)

         Kütle, enerji, zaman, hız, kuvvet ve sıcaklık gibi bir ölçme aracı ile ölçülebilen büyüklükler fiziksel niceliklerdir. Bu tür büyüklükler genel olarak iki kısımda incelenir. Bunlar, Skaler büyüklükler veVektörel büyüklüklerdir.
 
Skaler Büyüklükler

Yalnızca sayılarla ifade edilebilen ve bir birimi olan büyüklüklere denir. Skaler büyüklükler, kütle, sıcaklık, güç, zaman, iş vb. olarak incelenebilir.
 
Vektörel Büyüklükler

Ölçülen büyüklüklerin bazılarındaki sayısal değer ve birim bazen bu veriyi anlamak için yeterli değildir. Bu büyüklüğün yönü, şiddeti, başlangıç noktası ve doğrultusu da önem kazanır.

         Vektörel büyüklük; şiddeti, yönü, doğrultusu ve başlangıç noktası belirlenebilen büyüklüklerdir. Yani yönlendirilmiş doğru parçalarına vetör denir. Vektörel büyüklükleri simgesi üzerine ok işareti konularak skaler büyüklüklerden ayırt edilmektedir.
 
 
         İnsanoğlunun yaşamında ölçüye, bir şeyin uzunluğunun, büyüklüğünün ve ağırlığının mukayesesi için ölçü birimlerine ihtiyacı vardır. Yıllarca her ulus veya bölge kendisine özgü bir ölçü sistemi ve birimler kullana gelmiştir ve bunlar arasında genellikle uluslararası bir bağlantı da yapılamamıştır.
Birim: Aynı cinsten olan, aynı ölçü ile tespit edilen aynı dimansiyonlu (benzer boyutlu), fiziksel büyüklüklerin sayısal değerinin tespiti için mukayese (karşılaştırma) büyüklüğüdür.
 
 
SI Uluslararası Birim Sistemi
 
         C.G.S ve M.K.S birim sistemlerinin temel birimlerinin yetersizliğinin görülmesi üzerine her alana tatbik edilebilen Temel Birimler (metre, kilogram, saniye, amper, Kelvin, mol, Candela) tesbit edildi.
 
         Böylece SI olarak gösterilen “Uluslararası Birim Sistemi”ne geçildi. Bu yeni sistemin Temel birimleri, Paris’teki “Ölçü ve Ağırlık Konferansının” 11. 12. toplantılarında yeni, pratik ve her alanda kullanılabilen bir sistem kabul edilmiş ve 14/10/1971 tarihinde aynı Konferanstaki kararın neticesi bu Genel Konferansın emrinde çalışan “Comite International des Poids et Mesures” tarafından açıklanan “(SI) Sisteme International d’Unites”, Metrik Sistemin kabulünden tam 180 yıl sonra geçer olmaya başlamış ve yasallaşmıştır.
 
Fiziksel Büyüklük
Birimin Adı
Birimin Sembolü
Uzunluk
Metre
m
Kütle
Kilogram
Kg
Zaman
Saniye
S
Elektrik Akımı
Amper
A
Termodinamik Sıcaklık
Kelvin
K
Işık Şiddeti
Candela
cd
Madde Miktarı
Mol
mol

SI birimlerinin az ve çok katları şöyledir;

Az Katlar
Adı
Sembolü
10-1
Desi
d
10-2
Santi
c
10-3
Mili
m
10-6
Mikro
m
10-9
Nano
n
10-12
Piko
p
10-15
Femto
f
10-18
Atto
A
 
Çok Katlar
Adı
Sembolü
10
Deka
da
102
Hekta
h
103
Kilo
k
106
Mega
M
109
Giga
G
1012
Tera
T
1015
Peta
P
1018
Exa
E
 
         Uluslararası birim sisteminde (SI) kullanılan kütle birimi kilogramdır ve kg sembolü ile gösterilir.
         Kütle birimi olan kilogramın ast ve üst katları aşağıdaki çizelgede verilmiştir. Kütle birimleri onar onar artar veya azalır.
 
Kütle birimleri
Sembolü
ton
T
kental
q
kilogram
kg
hektogram
hg
dekagram
dag
gram
g
desigram
dg
santigram
cg
miligram
mg
 
         Uluslararası birim sisteminde (SI) kullanılan uzunluk birimi metredir ve m sembolü ile gösterilir.
         Uzunluk birimi olan metrenin ast ve üst katları aşağıdaki çizelgede verilmiştir. Uzunluk birimleri onar onar artar veya azalır.
 
Uzunluk Birimleri
Sembolü
kilometre
km
hektometre
hm
dekametre
dam
metre
m
desimetre
dm
santimetre
cm
milimetre
mm
 
         Uluslararası birim sisteminde (SI) kullanılan akım şiddeti birimi amperdir ve A sembolü ile gösterilir.

         Akım şiddeti birimi olan amperin ast ve üst katları aşağıdaki çizelgede verilmiştir. Akım şiddeti birimleri biner biner artar veya azalır.
 
Akım Şiddeti Birimleri
Sembolü
gigaamper
GA
megaamper
MA
kiloamper
kA
amper
A
miliamper
mA
mikroamper
mA
nanoamper
nA
pikoamper
pA

 
BİLİM VE BİLİMSEL YÖNTEM
 
Bilim: Tarafsız gözlem ve deneyler sonucu elde edilen düzenli bilgiler topluluğudur.
 
         Doğada karşımıza problem olarak çıkan olgu  ve olaylara çözüm getirmek, onları anlayıp, kavramlarla tanımlayıp, ilkelerle açıklamak için izlenen yola bilimsel yöntem denir.

         Bilimsel Problemin çözümü sırasında aşağıda verilen çalışmalar yapılır.

1. Problemi tanımlayıp ortaya koymak
Bilim insanları, genellikle problemi bir soru ile ortaya koyarlar. Problem tespit edilir.Sonra açık ve anlaşılır şekilde ifade edilir.
 
2. Gözlem yapmak
Gözlemler yapılır (Nitel ve Nicel Gözlem).  
 
3. Veri toplamak
Daha önce gördüğünüz olaylar üzerinde düşünmek, yeni gözlemlerde bulunmak, sizin çalıştığınız konu üzerinde çalışan başka birileri var ise onlarla ya da o konunun uzmanı olan kişilerle fikir alışverişinde bulunmak, kaynak taraması yapmak gibi çalışmaları kapsar. Bilim insanları, yaptıkları deneyleri çok dikkatli gözlemler ve elde ettiklerini düzenli bir şekilde kayıt ederler.
 
Veri: O probleme ait bilinen gerçeklerdir.
 
4. Hipotez kurmak
Bilim insanları ele aldıkları problemin çözümüne yönelik olarak bulmayı umut ettikleri sonuçları bir hipotez şeklinde ortaya koyarlar. Hipotez problemin çözümüne yönelik önerilmiş cevaptır. Çözmek için uğraştığınız problemin olası yanıtı hakkında, topladığınız bilgilere dayanarak önceden bir tahminde bulunmak anlamına gelir.
 
Hipotez: O probleme ait geçici olarak önerilmiş çözümdür. Hipotezlerin bilimsel geçerliliği yoktur. İleride çürütülebilir.
 
İyi bir hipotezin özellikleri :

1)   Probleme çözüm önerilmelidir
2)   Verilerin tamamını kapsamalı
3)   Verilere ters düşmemeli
4)   Veriler arasında bağlantı kurulmalı
5)   Deney ve gözlemlere açık olmalı
6)   Denenebilir, değişebilir olmalı
7)   Gerekli durumlarda otoriteyi reddedebilmeli
 
5. Tahminler yapmak
Tahmin: Hipoteze dayalı ileri sürülen fikirlerdir. Bir cümlede “Eğer…..” “ise…….” “dir” kelimeleri varsa o tahmin cümlesidir.
 
6. Deney Yapmak
Kurulan hipotezi test etmek için bilim insanları deney yaparlar. Örneğin, “Oda sıcaklığından yüksek sıcaklıklarda domates bitkisinin daha hızlı büyüyebileceğini” varsaymak bir hipotezdir. Bu hipotezin doğru olup olmadığı, kontrollü deneyler yapılarak kanıtlanmalıdır. Hipotezin doğruluğu kanıtlanırsa o hipotez, TEORİ haline ulaşır.
 
Kontrollü deney: Her defasında bir faktörü değiştirip diğer faktörlerin sabit tutulmasıyla yapılan deneylerdir.

· Yapılan deneyler hipotezi doğrulamazsa hipotez reddedilir.
· Yapılan deneyler hipotezi doğrularsa hipotez geçerlilik kazanır.
 
7. Verileri düzenlemek ve analiz etmek
Bilim insanları elde ettikleri verileri düzenlerler. Grafikler, tablolar ve diyagramlar, verileri düzenlemekte kullanılan yöntemlerdir.
 
8. Sonuca ulaşmak
Verileri değerlendirerek elde ettiğimiz sonuç, hipotezimizin doğru olup olmadığını gösteren bir özettir. Elde ettiğimiz sonuç, bazen hipotezimizi değiştirmemizi gerektirebilir.
 
9. Sonucu yayımlamak
Bilimsel çalışma basamaklarını izleyen kişiler ulaştıkları sonucu toplantılar yoluyla ya da makaleler yazarak kamuoyuna sunarlar. Böylelikle diğer insanlar, yapılan bu çalışmaları kendileri de deneyip ya probleme yeni bir bakış açısı getirebilir ya da bu çalışmaları daha ileri araştırmalara taşıyabilirler.
Bilimsel bir bilgiyi diğer bilgi türlerinden farklı kılan etkenler:
 
1- Verilere dayanması
2- Gözlem ve deneylerle desteklenmesi
3- Somut delilin olması

         Fizik bilimiyle ilgili belirtilen hipotezlerin ve teorilerin test edilmesi sürecinde deneylere ihtiyaç vardır. Bu süreçte yapılan deneylerle veriler toplanır. Bir hipotezin deneylerle desteklenmesi durumunda daha güçlü bir hipotez olarak kabul edilmesi söz konusudur. Benzer şekilde teoriler de deneysel olarak destek bulunca daha güçlü teoriler olarak kabul edilir.


 
Bilimsel Teoriler Zamanla Yasa Olur mu?
 
Teori: Uzun zaman içinde yeni gerçeklerle desteklenip, kökleşmiş olan hipoteze denir. Teorilerin de tam bir geçerliliği yoktur.
 
         Bilimsel teorilerin de test edilebilmesi için birtakım deneyler yapılması gerekir. Bilimsel bir teori yeteri kadar deneysel destek bulsa bilimsel bir yasa olur mu? Bilim tarihinde teori iken daha sonra yasa olan bir teori var mıdır?

         Bilimsel bilgi türleri olarak bilinen “teorilerin” ve “yasaların” birbirinden oldukça farklı bilgiler olduğunu biliyor musunuz? Bilimsel bir teori, gözlenen bir doğa olayıyla ilgili yapılan genellemelerin açıklamalarıdır. Bilimsel teorilere büyük patlama ve atomun yapısıyla ilgili teoriler örnek olarak verilebilir.

         Bilimsel bir yasa ise doğruluğu kanıtlanmış varsayımlar olarak tanımlanabilir. Bilimsel yasalara kütle çekim, kütle ve enerjinin korunumu örnek olarak verilebilir.

         Bilimsel yasalar ve teoriler kesinlikle deneysel desteğe sahip olmalıdır. Fakat bu şekilde bile olsabilimsel teoriler asla yasa olmaz. Bilimsel yasaların teoriden daha üst düzey bilgi oldukları ve bilimsel teorilerin daha fazla deneysel destek buldukça bilimsel yasa oldukları yönündeki bilgiler kesinlikle yanlıştır.

         Hareketle ilgili çalışmalarıyla kendini bilim dünyasına kabul ettirmiş olan Newton’un, hareketle ilgili bilinen üç temel yasayı  açıkladıktan sonra hayatının geri kalan döneminde hareketle ilgili en azından bir teori geliştirmek istemiş, bütün zamanını bu konuya harcamış fakat bunda başarılı olmamıştır.
 

GÜNLÜK YAŞAM VE TEKNOLOJİ

Fizikte Modelleme ve Matematiğin Yeri

         Fizik-matematik ilişkisi de fizik için oldukça temel bir ilişkidir. Matematikten bağımsız bir fizik düşünülemez. Ancak, fiziğin formel (biçimsel) bilimler gibi aksiyomatik (doğru olduğu herkes tarafından kabul edilen önerme) olmayışı onu saf matematikten ayırır. Klasik mantığın üç ilkesi fizikte de temeldir ama fizik tam olarak aksiyomatik değildir.
 
         Matematik bir formalizm olmasının ötesinde fizikte yer etmiştir. Çünkü evrenden soyutlanan birtakım şeylerin üzerinde matematiksel işlemler yaptığımızda, sonuçta bulunan şeylerin yine evrene ait olması söz konusudur. Bu da matematiğin, fizikte sadece bir gösterim şekli olarak yer etmediğini gösterir. Ancak matematiksel olarak ortaya çıkan her sonuçla, fiziksel gerçeklikler arasında birebir karşılık gelmeyebilir.
 
Fizik ile ilgili konuların açıklanmasında matematiğin kolaylaştırıcı rolü vardır. Matematik kullanılarak fiziksel olaylar daha basit bir şekilde tanımlanabilir. Fizik bir olayı açıklamada çeşitli matematiksel bağıntılar kullanır.Fiziksel güç kavramı, bir aracın birim zamanda yaptığı iş olarak tanımlanır. Harcanan güç yapılan işle doğru, geçen zamanla ters orantılıdır. Güç P, iş W ve zaman t ile gösterilirse bu ilişki matematiksel olarak    
    
şeklinde gösterilir.
 
         Fizikte model oluşturmak demek, herhangi bir olay, olgu ya da hipotezin test edilebilmesini sağlamak demektir. Her bilim dalında olduğu gibi fizikte de bir konu ile ilgili oluşturulan model, gerçek olayı anlamaya yardımcı olur.

         Modelleme, gerçeğe benzer görüntülerin yapılması, senaryoların düzenlenmesi, gerçek bir olaya benzetilerek yapılan kopyaların, zihinde tasarlanan olay ve olguların gerçek yaşamda canlandırılmasıdır.

         Atom modelleri, Dünya'nın manyetik alanı, mıknatısın manyetik alanı, elektromanyetik dalgalar, elektrik alan çizgileri vb. modeller, fiziğin daha iyi anlaşılmasını sağlar. Bilim adamları çalışmaları ile ilgili değişik modeller hazırlayarak çalışmalarını daha somut hâle getirirler.

         Fiziksel bir modelde yapılan test sonuçlarının bir anlam ifade edebilmesi için, verilerin analiz edilmesi, tab­lo çıkarılarak grafik oluşturulması, matematiksel ba­ğıntılar çıkarılması ve bağıntıya uyarlanması gerekir.

         Fizikte kullanılan formüller de bir model olarak ka­bul edilebilir.

         Fizik ile teknoloji iç içedir. Örneğin; teleskopun icadıyla gökyüzünde daha detaylı incelemeler yapılabilmiştir. Bu incelemeler sonucunda ulaşılan yeni bilgiler fiziğin gelişimine katkı sağlamıştır.

         Fizik cisimlerin hareketi, ışığın kırılması ve yayılması, titreşim ve sürtünmeler gibi günlük yaşamımızda sürekli karşı karşıya olduğumuz birçok olayla ilgilenir.

         Işık, ses, kuvvet, hareket, enerji, elektrik, manyetizma ve dalga gibi daha birçok konuda ve tüm bunların değişik alt alanlarını da inceleyerek gerekli teknolojilerin oluşturulmasında ve kullanılmasında en önemli rol fizik biliminindir. Fizik insan yaşamının her anında vardır.
 
         Bugünkü teknoloji dünyasında bile bizim bu ölçek tartışmalarımız önemlidir. Eğer bir küçük cisme dayanan büyük yeni bir cisim tasarlarsak artık biliyoruz kihttp://www.duslerforum.org/images/smilies/virgulll.gif bizim ölçeğimize göre çok küçük olduğundan, farkına varamayacağımız etkiler işe karışabilir ve hatta bunlar, dikkate alınması gereken en önemli şeyler olabilir.

         Biz geometrik ölçeğimizi körü körüne küçültüp büyütemeyizhttp://www.duslerforum.org/images/smilies/virgulll.gif ancak fiziksel bir nedene dayanarak yapılan bir ölçek değiştirme ile bazen ne gibi değişiklikler meydana geleceğini önceden görebiliriz. Böylelikle, ölçeklemeyi hayret verici uçak modelleri çizmekte kullanabiliriz. Örneğin arıya benzeyen fakat uçmayan bir jet uçağı tasarlamaktan kaçınırız.
 

DAYANIKLILIK

         Bazı filmlerde insandan büyük karıncalar veya örümcekler görebiliyoruz. On katlı bina büyüklüğünde goril görebiliyor, devlerin ne kadar güçlü olduklarını masallardan okuyoruz. Jonathan Swift’in yazmış olduğu; Güliver’in Gezileri masalında sözü edilen küçük insanlar ve devler acaba masalda davrandıkları gibi davranabilirler mi? Bunlar bilimsel olarak doğru olabilir mi? Acaba eski zamanlarda böyle canlılar var mıydı? Veya gelecekte olabilir mi?
         Karıncanınhttp://www.duslerforum.org/images/smilies/virgulll.gif vücut ağırlığının birkaç katı ağırlığındaki yükleri kaldırabilir. Karıncayı orantılı olarak insan kadar büyütecek olsak ağırlığını bile kaldıramaz. Bacakları vücut ağırlığına dayanamaz ve kırılır.
         Bir fil çok büyük olduğundan bacakları çok fazla kalındır. Hayvanların en büyüğü olan balina bir filden kırk kez ağır olmasına rağmen, balinanın kemikleri bu oranda kalın değildir. Balina su tarafından kaldırıldığı için kemiklerinin dayanıklılığı yeter derecededir. Fakat karaya vurmuş bir balinanın hali ne olur? Kaburga kemikleri dayanamaz, kırılır. 
Peki acaba sabit özkütleli bir cismin boyutları belirli oranlarda artırılırsa alanı büyütme oranının karesiyle hacmi ise küpüyle orantılı olacak şekilde büyür. Buna kare-küp kanunu da denir. Bunu ilk defa Galileo keşfedip bazı olayları açıklamaya çalışmıştır. Bu oran alan-hacim oranı şeklinde de ifade edilir. Bazen yüzey alanı hacim oranı  bazen de kesit alanı hacim oranı  Dayanıklılık şeklinde ifade edilerek kullanılır.
 
 
         Dikdörtgen prizma, silindir ve kürenin yüzey alanlarının hacimlerine oranları ve en düşük oranın ise kürededir. Su molekülleri bir yaprak üzerinde yüzey gerilimi yardımıyla küre şeklinde kalmayı  ve bu düşük değerini korumak ister.
 
         Yüksek yapılacak binalar için, kullanılan malzemeye göre kat sayısına belli sınırlar koyar. Çünkü kat sayısı arttıkça malzeme yükü taşıyamaz hale gelir. Dolaysıyla 2 katlı bir binayı taş, tuğla, tahta ve kerpiçten yapabilirsiniz ama iş bir gökdelen yapmaya gelince yapı malzemesinin daha güçlüsünden seçilmesi gerekir. Aynı özellik kemerleri taşıyan sütunlar ya da direkler için de doğrudur. Bir sütunun taşıdığı kemer veya kubbenin ağırlığı sütunun kesiti ile doğru orantılıdır. Bu olgular,
 
 Dayanıklılık = k ( kalınlık )²
 
 denklemindeki k katsayısını saptar, fakat aynı kanun yine geçerli olur. New York’taki Empire State Building bir dağ kadar yüksek, örneğin 10.000 m yüksekliğinde yapılamaz. Dağların bütün kısmı, iç boşlukları hariç, içi dolu yapıdadır. Bir devin kemiklerinin kalın olması neden gerekli ise, bir dağ büyüklüğündeki cismin de içinde boşluk bulunmamalı, ya da henüz bilmediğimiz malzeme ile yapılmış olmalıdır.
         İnsan ya da hayvan vücudu iskelet dediğimiz sistemi veren birçok sütun ve direkler üzerinde kurulmuşhttp://www.duslerforum.org/images/smilies/virgulll.gif kaslar ve sinirler dediğimiz çeşitli askı ve kablolarla desteklenmiştir. Vücudumuzun ağırlığı et ve kemik miktarları ile orantılıdır. Yani ağırlığımız vücudumuzun hacmi ile orantılıdır.
 
         Bu konu yeryüzü ile sınırlı değildir. Yerin çekim alanı dışındahttp://www.duslerforum.org/images/smilies/virgulll.gif uzayda aşırı büyüklükte yapılar düşünebiliriz. Bu halde yük yerin çekiminden ileri gelmez fakat yapı büyüyecek şekilde yapılırsa her kısmı içeri doğru büyük bir kuvvetle çekilir. Bildiğimiz malzeme ile yapılmış olan iç kısım ezilir ve yüzeydeki çıkıntılar parçalanırhttp://www.duslerforum.org/images/smilies/virgulll.gif ya da içeri göçer. Bu yüzden bir gezegen gibi büyük bir yapı basit bir şekilde olmalıdır ve eğer yeterince büyük ise bu şekil hemen hemen küre olur. Başka bir şekil kendisini taşıyamaz. İşte gezegenlerle güneşin küresel bir şekil almalarının temel nedeni budur. Bizim için yerküre üzerinde çekim kuvveti önemlidirhttp://www.duslerforum.org/images/smilies/virgulll.gif fakat boyutları çok büyüttüğümüz zaman kütle çekimi mutlak üstün olur. Bu sonucu yalnız hareket değiştirebilir.
 
         Aynı hacimde, daha az kesit alanı daha az dayanıklılık demektir.  Yüzey alanı, bir cismin veya canlının çevreyle alışverişini sağlar. Hacim ise kütleyle ilgilidir. Aynı özkütleye sahip olmak şartıyla daha büyük hacme sahip cisimler küçük hacimlilere nispeten daha fazla kütleye sahiptirler.
 
         Küçük cisimlerin birim kütlesine düşen yüzey alanınınhttp://www.duslerforum.org/images/smilies/virgulll.gif büyük cisimlere göre daha fazladır.  Yani bir kilogram büyük patateslehttp://www.duslerforum.org/images/smilies/virgulll.gif bir kilogram küçük patates soyulduğundahttp://www.duslerforum.org/images/smilies/virgulll.gif küçük patatesten daha fazla kabuk çıkar.
 
 
Bir canlının ısı yayma hızı
 
         Canlıların vücut ısılarının dengede tutulmasının hayati önemi vardır. Canlılar hacimleri oranında enerji üretirken, yüzey alanları oranında enerji yayarlar. Bu nedenle canlıların vücutlarındaki fazla enerjiyi dışarıya aktarabilmeleri için yüzey alanlarının ve metabolizmalarının buna cevap verebilecek nitelikte olması gerekir.
 
         Bir canlının ısı yayma ( enerji yayma ) hızının yüzey alanı ile ilişkilidir.

Bir canlı vücudunun belli bir ölçekle değiştirilmesinde önemli başka bir etki daha vardır. Vücudunuz, deri ( ve nefes ile dışarı verilen sıcak hava ) yolu ile ısı kaybeder. Derinin yapısı ve sıcaklığı gibi etkenleri sabit tutarak, deneysel olarak da deneneceği gibi, kaybedilen ısının yüzeyle orantılı olacağına inanmak kolaydır. Aldığımız gıda hem bu ısıyı karşılar, hem de hareketimiz için gerekli enerjiyi karşılar. O halde minimum gıda yüzeyle orantılı olur.
 
         Buna göre, Gulliver’e yaşaması için bir ya da iki günde bir koyun budu ile bir somun ekmek gerekirse, bir Lilliput’lu aynı vücut sıcaklığını korumak için bunun 1/10’un karesi hamcında gıda almalıdır. Fakat koyun budu kendi dünyasının ölçeğinde küçülmüş olacağından hacmi 1/10’un küpü oranında küçülmüş olur. Bu nedenle, kendisini Gulliver gibi doymuş hissedebilmesi için et kızartması ve ekmeklerden 10 kat fazla yemelidir. O halde Lilliput’lular çok aç ve huzursuz olmalıdır. Bu özellikler fare gibi birçok küçük memelilerde gözlemlenmektedir. Alan ve hacmin ölçek kurallarına uygun olarak sıcakkanlı küçük hayvanlar daha çok gıdaya ihtiyaç duyarlar. Çok küçük olanlar bu kadar besini toplayamazlar, toplasalar ve yeseler bile bu kadar çok yiyeceği hazmedemezler. Lilliput’luların tarımı, Gulliver’in anlattığı bir krallığı besleyecek yetenekte olamaz.

Görülüyor ki, ne Lilliput ne de Brobdingnag bizim dünyamızın ölçekli bir modeli olamaz.

 
Sıvı-Yüzey Gerilimi ve Kılcallık

         Kohezyon ve adezyon olayları bir sıvının bulunduğu ortamdaki davranışını belirler. Günlük hayatımızda kullandığımız birçok madde, cıva tarafından ıslatılamazken su tarafından ıslatılır. Bir sıvının bulunduğu ortamdaki davranışını, adezyon ve kohezyon kuvvetleri, belirler.
 
Adezyon (Yapışma):  Farklı iki madde arasında var olan ve bu iki maddenin birbirine yapışmasını sağlayan çekim kuvvetine Adezyon yani Yapışma denir. 

         Günlük hayatta adezyonun örneklerini çokça görmekteyiz. Mesela; Yağmur damlalarının cama yapışması, denizden çıkan bir insanın vücudunun ıslak kalması, durgun bir su üzerinde hareket eden yaprağın suyu sürüklemesi ve benzeri durumlar adezyona örnektir.
 
Bir sıvının molekülleri ile içinde bulunduğu kabın yüzeyi arasındaki kuvvetler tüm bilinen yapıştırıcı maddeler bu kuvvetlerin işleyişi prensibine dayanılarak üretilir.
 
Kohezyon (Tutma):Aynı cins moleküllerin arasındaki çekim kuvvetine denir. Molekül çekim kuvveti demektir. Bir arada bulunma, tutma anlamındadır. Kohezyon sıvı ve katı (gazlarda ihmal edilebilecek kadar küçüktür) maddelerde görülür.
 
Bu maddelerin moleküllerindeki pozitif ve negatif yükler arasında oluşur. Bağların ömrü saniyenin trilyonda biri kadardır; ancak komşu moleküller arasında sürekli yeni bağ kurulur ve bu da bileşiği bir arada tutar. Bu olgu sonucunda sıvılardaki yüzey gerilimi adı verilen olgu meydana gelir.
Yüzey Gerilimi
         Açık sıvı yüzeylerinde, tanecikler arasındaki çekim kuvvetlerinden kaynaklanan bu gerilmeye yüzey gerilimi denir. Yüzey gerilimi, sıvı yüzeyinin, ince bir film tabakası ile kaplıymış veya suyun derisi varmış gibi bir görüntü oluşmasına neden olur. Bu nedenle, bir çiçeğin üzerindeki su damlacıklarının niçin küresel şekil alırlar, su üzerine konan bir toplu iğne batmaz, su pireleri suya konabilir veya bir kertenkele türü ise su üzerinde koşabilir. Ne zaman ki bu deri yırtılır bu durumda suya batarlar.
                                    
 
         Katılarda ve sıvılarda maddenin iç kısmındaki bir atom, komşu atomlar tarafından her yönden eşit bir kuvvetle çekilir. Böylece iç kısımdaki bir atoma tesir eden bütün kuvvetler dengede olur ve atomlar arası mesafe sabit kalır. Ancak bu durum maddenin yüzeyinde değişir. Yüzeydeki bir atoma içerideki atomlar tarafından uygulanan çekme kuvveti dengelenmemiştir. Bu olaya yüzey gerilmesi adı verilir ve bu gerilme dengelenmemiş kuvvetlerin bileşkesine eşittir.


 
Yüzey gerilim ile ilgili hayatımızdan başka notlar
  • Sabunla temizlikte suyun yüzey gerilimi azaltılarak temizleme kolaylaştırılıyor.
  • Sanayide madenlerin ayrıştırılmasında kullanılır.
  • Civa bulunduğu kabı ıslatmaz.
  • Sıcaklığı artan bir maddenin yüzey gerilimi azalır.
  • İyonik tuzların suda çözülmesi yüzey gerilimini arttırır.
  • Yüzey gerilimi sayesinde böcekler su yüzeyinde yürüyebilir.
  • Her sıvının kendine ait bir yüzey gerilimi katsayısı vardır, ayırt edici özelliktir.
Soğuk ve sıcak çorbanın tadı nasıl değişir?

         Suyun yüzey gerilimi diğer yaygın sıvılarınkinden daha yüksektir. Saf su, sabun eklenmiş sudan daha fazla yüzey gerilimine sahiptir. Aynı şey yağ katılmış su içinde geçerlidir. Yağ soğuk sudan daha az bir gerilime sahiptir dolayısıyla tüm su yüzeyi üzerinde ince bir tabaka kaplar. Fakat sıcak su soğuk sudan daha az bir yüzey gerilimine sahiptir çünkü daha hızlı hareket eden moleküllerde kohezyon etkisi daha zayıftır. Bu yağın sıcak çorbada küçük baloncuklar halinde yüzmesini sağlar. Çorbamız soğuyunca suyun yüzey gerilimi artar ve yağ çorba yüzeyine çekilir ve çorba “yağlı” olur. Sıcak çorba ile soğuğun farklı tat vermesinin temel sebebi suyun yüzey geriliminin sıcaklığa bağlı olmasıdır.


 
Kılcallık (Kapilarite)

         Kohezyon ve adezyon olayları bir sıvının bulunduğu ortamdaki davranışını belirler. Günlük hayatımızda kullandığımız birçok madde, cıva tarafından ıslatılamazken su tarafından ıslatılır. Bir sıvının bulunduğu ortamdaki davranışını, adezyon ve kohezyon kuvvetleri, belirler.
 
Adezyon (Yapışma):  Farklı iki madde arasında var olan ve bu iki maddenin birbirine yapışmasını sağlayan çekim kuvvetine Adezyon yani Yapışma denir. 

         Günlük hayatta adezyonun örneklerini çokça görmekteyiz. Mesela; Yağmur damlalarının cama yapışması, denizden çıkan bir insanın vücudunun ıslak kalması, durgun bir su üzerinde hareket eden yaprağın suyu sürüklemesi ve benzeri durumlar adezyona örnektir.
 
Bir sıvının molekülleri ile içinde bulunduğu kabın yüzeyi arasındaki kuvvetler tüm bilinen yapıştırıcı maddeler bu kuvvetlerin işleyişi prensibine dayanılarak üretilir.
 
Kohezyon (Tutma):Aynı cins moleküllerin arasındaki çekim kuvvetine denir. Molekül çekim kuvveti demektir. Bir arada bulunma, tutma anlamındadır. Kohezyon sıvı ve katı (gazlarda ihmal edilebilecek kadar küçüktür) maddelerde görülür.
 
Kohezyonu çok yüksek olan cıva bir cam kaba konulduğunda, camın çeperlerine yapışmaz. İnce bir boru içerisindeki cıva sütununa tesir eden bileşke kuvvet ise aşağı doğrudur. Bir cam kaba konulan suyun kohezyonu kabın uyguladığı adezyondan küçük kalır. Böylece su cama yapışır ve camı ıslatır.
Eğer suyun kohezyonu cıva gibi yüksek olsaydı, vücudumuzu ve elbiselerimizi ıslatmazdı; böylece sudan istifademiz imkânsız olurdu. Teknolojik uygulamalarda çeşitli katkı maddeleri ile sıvının veya katının özelliklerini değiştirerek kohezyon ve adhezyon kuvvetlerinin büyüklüğünü değiştirmemiz mümkündür.

Her ne kadar su bir çok maddeyi ıslatırsa da, suyun cıva gibi davranarak ıslatmadığı maddeler de vardır. Böyle maddelere suyu sevmeyen hidrofob maddeler, su tarafından ıslatılan maddelere ise, suyu seven hidrofil maddeler adı verilir. Bu olaydan istifade ederek kontakt lensler göz küresi üzerinde durmaktadır. Özellikle yüksek diyoptrillerde gözlüklerden daha kaliteli görüş sağlayan kontakt lensler gözyaşını seven bir maddeden yapıldığından kornea tarafından çekilerek gözyaşı film tabakasında yüzer pozisyonda durur.
 
Kohezyon ve adezyon kuvvetleri, bir sıvının, bulunduğu ortamdaki davranışını belirler. Sıvının kohezyonu, bulunduğu kabın uyguladığı adezyondan büyükse, sıvı, bulunduğu kabın çeperlerine yapışamaz, yani kabı ıslatmaz. Bu duruma en iyi örnek cıvadır.
                      

İnce bir boru içerisindeki su ise boru çeperleri tarafından çekilerek adezyonun sıvı ağırlığı ile dengelendiği noktaya kadar yükseltilir. Bu olaya kapilarite (kılcallık) tesiri denir. Bu kılcallık kanunu sayesinde topraktan emilen su ağaçların çok ince taşıma borularında kökten en yüksekteki yaprağa kadar yükselir. Kesme şekerin, lavaboda saçların, havlunun, gaz yağının fitilinin ıslanması vb yine kapillarite (kılcallık) den dolayıdır.
 
Kılcallık aynı zamanda gözde sürekli olarak salgılanan gözyaşının, gözyaşı kanalları adı verilen kanalcıklar yardımıyla uzaklaştırılmasını sağlar. Kâğıt havlular, sıvıları emerken kapiler olay gözlenir. Yüzeydeki delikler birer kılcal boru görevini görüp sıvıyı çekerler. Spor malzemeleri yapımında kullanılan bazı kumaşlar, teri deriden çekmek için kılcallıktan yararlanırlar. Kimyagerler, kılcallığı, çözücünün dikey olarak hareket ettiği ince tabaka kromatografisinde kullanırlar.
 


                                                               Bir plazma lambası
 
Atmosferin Yapısı
 
         Atmosfer, dünyamızı çevreleyen, güneşten gelen enerjinin hızlı bir şekilde uzaya geri dönmesini önleyen ve canlılar için yaşamsal önem taşıyan gaz kütlesine denir. Yerçekimi kuvveti sayesinde Dünya etrafında tutulmaktadır.
 
Atmosferde birçok gaz vardır. Başlıcaları; azot, oksijen, argon, karbondioksit, metan, su buharıdır. Atmosferdeki en fazla gaz azottur.
 
Atmosferi Oluşturan Tabakalar
 
         Atmosfer birbirinden farklı kimyasal özelliklere ve değişik sıcaklık profiline sahip çeşitli tabakalardan oluşmaktadır. Atmosferi oluşturan gazlar ise deniz seviyesinden itibaren yaklaşık 1.000 km yukarıya kadar uzanmaktadır. Atmosferin yüzde 99 u 30 km lik bir yükseklikte bulunur.
 

 
Atmosfer tüm hava dolaşımı, bulutlar ve fırtınalar, kısacası meteorolojik olayların hepsi troposferde, yani en çok 8-13 km’ler arasında olur.


 
 
Atmosferin sıcaklığının yüksekliğe bağlı değişimi aşağıdaki grafikte verilmiştir.
Deniz seviyesinden yukarıya doğru bir hava sütunu düşünelim. Alt kısımlarda hava daha yoğun ve sıcaklık daha fazladır. Yukarı çıkıldıkça havanın yoğunluğu, sıcaklığı ve basıncı azalır.
 
 
 Dünyamıza gelen güneş enerjisi
 
         Güneşten gelen enerjinin belli bir kısmı yeryüzüne ulaşır. Bu enerji atmosferdeki gazların kinetik enerjisini artırır. Dolayısıyla sıcaklık elde edilir. Güneşten gelen enerji ile hızları artan moleküller aslında uzaya dağılmaları gerekirken yerçekimi kuvveti buna engel olmaktadır. Yer küremiz atmosferi etrafında tutabilecek kadar bir çekim kuvvetine sahiptir. Eğer bu kuvvet olmasaydı Dünyamız da Ay gibi atmosfersiz olacaktı.
 
          
Plazma Nedir?
 
Evrende madde dört halde bulunur. Bunlar;
 
1- Katı    2- Sıvı          3- Gaz             4- Plazma
 
Katı halde atomlar belirli uzaklıklara sahiptir.
Sıvı halde atomlar arası uzaklık artar.
Gaz halinde ise atomlar arasındaki bağ uzunlukları daha da artar.
Plazma halinde ise atomlar iyonlaşır ve sürekli olarak birbirleri ile çarpışırlar.
 
         Plazmanın birim hacmi içindeki negatif yüklü parçacıkların sayısı (genelde elektronlar) pozitif yüklü parçacık sayısına (genelde iyonlar) yaklaşık olarak eşit olduğundan, plazma elektriksel olarak nötraldir.
 
         Langmiur yaklaşık yüzyıl önce iyonize olmuş gaza “plazma adını” vermiştir. Plazma maddenin 4. hali olarak kabul edilir ve pozitif ve negatif yüklü parçacıkların birlikteki hareketlerinin tamamıdır. (Elektronlarını yitirmiş atom çekirdekleriyle serbest kalmış elektronlardan oluşan gaza verilen isim) Günümüzde henüz plazma fiziği hakkında çok az şey bilinmektedir. Bugüne kadar plazma dalında sadece bir kişinin Nobel Ödülü alması da bunun göstergesidir.

Fakat her yüklü parçacığın bulunduğu iyonize olmuş sistemlere plazma denilmez.


 
Plazma Halinin Özellikleri

         • Çok iyi bilinen iletkendir. Bu plazmayı gaz halinden ayıran en önemli özelliğidir. Bütün maddelerin gaz halleri yalıtkan iken plazma hali elektriği çok iyi iletir. Hatta bu iletkenlik katı hallerden daha iyidirçünkü plazma hali tamamen serbest elektronlara sahiptir.

         • Diğer önemli bir özelliği yüksüz gibi olmasıdır. Yani artı ve eksi elektrik yüklü parçacıklar birbirinden bağımsız gibi hareket ederken sistemin bütünüyle yüksüz olmasıdır.

         • Birim hacimdeki partikül yoğunluğu da plazmanın bilinmesi gereken bir özelliğidir. Sıcaklığı yüksek olsa da yoğunluğu düşük bir plazma fazla enerji yaymaz.

         • Plazmanın en önemli özelliklerinden biri de plazmaya magnetik alan veya elektrik alanıyla etki edebilmesidir. Bu da gerek günlük yaşantımızda gerekse gelecekteki enerji sorununun halledilmesinde önemli bir özelliktir.

         Plazma üretildiği yönteme korunma biçimine  kullanıldığı aşlana yoğunluğuna basıncına sıcaklığına ve kullanıldığı gazın cinsine göre adlandırılabilir.
         Güneş maddenin plazma halidir ve güneş üzerinde sıcaklık milyon Kelvinlerle ifade edilirken yine birer plazma olan mumun ve kibritin alevi ayrıca endüstriyel uygulamalarda kullanılan plazmanın sıcaklığı oda sıcaklığına kadar düşebilir. Yani yüksek sıcaklık ve düşük sıcaklık olarak ayrılabilir.


Plazma Haline Örnekler ve Bu Örneklerde Plazma Halinin Oluşumu

         - Tüm yıldızlar nebulalar ve yıldızlar arası uzay plazma halindeki maddeden oluşur.
         - Güneş dev bir plazma küresidir.
         - Yıldırım ve Şimşeğin aktığı yol boyunca nötral atom ve moleküller uyarılmış atom ve moleküller pozitif iyonlar elektronlar ve fotonlardan oluşan çok sıcak bir gaz çorbası haline gelir. Bu hal plazma halidir. 
         - Kibritin alevi mumun alevi v.s. düşük sıcaklıktaki plazma halidir.
         - Düşük sıcaklıktaki bu plazma hallerine termik sıkıştırma uygulayarak altın eritecek sıcaklığa bile getirebiliriz.(1066 °C)
 
         Dünyamızda bulunan maddelerin büyük çoğunluğu katı, sıvı ve gaz hallerindedirler. Maddenin plazma hali örneğin, yıldırımda, mum alevinde, kutup ışığında ve neon lambaları gibi elektrik boşalmalı lambalarda gözlenir.
 
Plazma Teknolojisi
         Gelişmiş ülkelerde yaygın olarak kullanılır. Bu gün bu teknoloji biyolojide kağıt endüstrisinde  uzay endüstrisinde elmas yapımında yarıiletken teknolojisinde elektronik çip yapımında iletişim teknolojisinde kaplama teknolojisinde ve kristal büyültmede radar ve füzyon araştırmalarında denenmekte yada kullanılmaktadır.

Enerji Sorunun Çözümünde Plazma
         Dünyanın şu anda içinde bulunduğu ve gelecek yıllarda giderek büyüyecek enerji krizine karşı uzmanların önerileri yeni milenyumun ilk birkaç 10 yılı içinde devreye girmesi beklenen nükleer füzyon enerjisi üzerinde yoğunluk kazanmış durumda. Çevre radyoaktif kirlilik bakımından temiz yakıt bolluğu nedeni ile de tükenmez bir enerji türü olan füzyon enerjisinin olabildiğince kısa zamanda devreye sokulması amaçlanıyor.
         Nükleer füzyon reaktörü için birkaç tip aday üzerinde durulmakta.Bunların içinde şu ana kadar en fazla aşama kaydedilen ve sorunlarının çözümüne en fazla yaklaşılan tip tokamak (plazmayı hapsetmek için toroidal manyetik alan üreten bir makine) adı verilen düzeneklerdir.
 
 
         Aurora, Dünya'dan yaklaşık olarak 200.000 km uzaklıkta meydana gelen manyetik patlamalar sonucunda özellikle kuzey yarımkürede net olarak görülebilen ışınımlar. Kaynağı elektromanyetik fırtınalar ve güneşten gelen radyasyon bulutlarının çarpışmasıdır.
 
         Atmosferin üstünde, manyetosferde, özellikle kutuplara yakın bölgelerde görülen auroralar, güneş rüzgarlarından kaynaklanan yüklü parçacıklarla çarpışan oksijen atomlarının iyonize olması ile oluşurlar ve enfes görüntüler verirler.
 
   
                       
        
         Kutup ışıkları, ya da aurora, genellikle kutup bölgelerinde görülen bir gece ışımasıdır. Aurora, gökyüzündeki doğal ışık görüntüleridir. Genelde gece görülen aurora, çıplak gözle de izlenebilir. Kuzey Yarıküredeki aurora görüntüsüne aurora borealis, Güney Yariküre’dekine de aurora australisdenir. Auroralar, güneşin dünya atmosferi üzerindeki etkilerinin en belirgin şekilde görülebilenidir.

         Çoğu auroralar yüksek kuzey ve güney enlemlerinde görülür. Özellikle yay, bulut ve çizgi şeklinde oluşurlar. Bazıları hareket eder, parlaklaşır ya da aniden yanıp sönerler. Yeşil, auroralarin en yaygın rengidir. Ancak çok yükseklerde olan auroralar kırmızı ya da pembe olabilirler. Çoğu aurora atmosferin 100 ile 1000 km aralığında oluşur. Bazıları atmosfer boyunca binlerce kilometre yatay uzunluğa sahip olabilir.

         Aurora görüntüleri, güneşten gelen solar rüzgarlardaki yüklü parçacıkların atmosferle etkileşmesi sonucu oluşur. Bu parçacıklar dünyanın manyetik alanına ulaştığında bazıları kapılır. Bu parçaların çoğu dünyanın manyetik kutuplarına çekilirler. Bu parçacıklar atmosferdeki moleküllerle çarpıştıklarında enerji açığa çıkar. Bu enerjinin bir kısmı da auroralar şeklinde salınır.
 
         Auroralar sıklıkla 11 yıllık güneş döngüsünün en yoğun zamanında görülür. Bu dönemde, güneş yüzeyindeki koyu lekeler sayıca artar. Güneşteki şiddetli patlamalar güneş lekeleriyle ilgilidir. Solar patlamalardan çıkan elektronlar ve protonlar, dünya atmosferiyle etkileşir. Bu etkileşim oldukça parlak auroralar yaratır. Bu aynı zamanda dünyanın manyetik alanında güçlü dalgalanmalar meydana getirir; (manyetik fırtına). Bu fırtınalar esnasında auroralar kutup bölgelerinden ekvatora doğru kayar.
         Geceleri gökyüzünde görülen renkli ışıklar binlerce yıldır insanları büyülemiş ama çoğunlukla da dehşete düşürmüştür. Bunları sık sık görme fırsatı olan kuzey insanları haklarında bir çok hikaye üretmiştir. Bununla birlikte daha güneyde yaşayanlar bu ışıkları daha seyrek görmüş ve bunun savaş ya da bir afetin doğaüstü bir kehaneti olduğunu düşünmüşlerdir.

         İnsanlar bu konuda daha bilimsel açıklamalar aramaya başladıklarında birçok teori öne sürdüler. Bu ışık, Dünya'nın kenarlarından yansıyan ateştopu, Kuzey Kutbu buzullarından yansıyan gün ışığı, ya da gökyüzündeki buz kristallerinden yansıyor olabilirdi.

         20. yüzyıla kadar bu alandaki araştırmalarda ilerleme gösterilemedi ve hâlâ yanıtı bulunamamış çok fazla soru var. Bunlar Güneş'ten gelen ve Dünya'nın manyetik alanı sayesinde yerküreye yönelen elektrik yüklü parçacıkların (elektron) sonucudur. Gördüğümüz beyazlık, elektronların atmosferin en üst saçaklarına hızla çarpmasından kaynaklanır.
 
 
Tokamak Nedir?
Tokamak plazmayı hapsetmek için toroidal manyetik alan üreten bir makinedir. Manyetik hapsetme yapan cihaz türlerinden bir tanesi olup füzyon enerjisi üretmeye güçlü bir adaydır.


Dünyanın En Büyük Tokamak'ı (JET)
         Genellikle simit (toroidal) biçimli geometrilerde yapılan, uygun manyetik alan altında kararlı, yüksek yoğunluk ve sıcaklığa sahip plazma oluşturabilen; füzyon çalışmalarında sıkça kullanılan araçlardır. Büyüklükleri göz önüne alındığında yarım metrelik çaplara sahip tokamaklar bulunduğu gibi bir bina büyüklüğünde inşa edilmiş tokamaklar da mevcuttur. Normalde füzyon enerjisi çalışmalarında kullanılan tokamakların boyutlarının büyümesiyle enerji verimlilikleri artmaktadır. Küçük boyutlarda olanları, daha çok plazma araştırmaları ile deneysel füzyon çalışmalarında kullanılmaktadır.
         Tokamakların çalışma esası plazmanın korunmasıdır. Burada plazmanın en önemli özekliklerinden biri olan plazmaya magnetik alna veya elektrik alanı ile etki edilebilmesi özelliğinden yararlanılmaktadır. Bu etki termik sıkıştırmada olduğu gibi tüm çevresinden yapılarak plazmanın kesitini küçültmekle mümkündür. Böylece plazmanın sıcaklığı arttırılmış olur.
 
         Tokamak düzeneklerinde plazma halinde H He ve B gibi hafif elementlerden oluşmuş yakıtlar yuvarlak pasta kalıbı yada geometrideki adı ile torus biçimindeki bir kap içinde bir transformatörün tek sarımlı kısmı ikinci sargısı aracılığı ile korunuyor. Transformatörün tora paralel birinci sargısı ile birlikte hem plazma akımı oluşturuluyor hem de oluşan plazma dirençsel şekilde ısıtılıyor.Plazma içindeki hafif çekirdeklerin birleşerek daha ağır çekirdekler oluşturması ve bu yolla enerji açığa çıkarılması için plazmanın çok yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılması ve soğumaması için duvardan yalıtılıp uzun süre sıcak halde kalması ve böylece nükleer füzyon reaksiyonlarının kesintisiz bir şekilde gerçekleştirilmesi gerekiyor.Bu yola şuana kadar 250 milyon Kelvinlik sıcaklığa erişilmiştir. 

Ancak bu reaktörlerde yeterli parçacık yoğunluğuna ulaşılamadığından şu ana kadar hidrojeni helyuma çevirmek mümkün olmamıştır.
 
 
 
 

 
  Bugün 8 ziyaretçi (11 klik) kişi burdaydı!  
 
=> Sen de ücretsiz bir internet sitesi kurmak ister misin? O zaman burayı tıkla! <=