Bölüm 1: Temeller

Kavramlar Nicel Araçlar 1.1 Bilimsel yöntem 1.2 Simetri 1.3 Madde ve evren 1.4 Zaman ve değişim 1.5 Temsiller Kavramlar Nicel Araçlar 1.6 Fiziksel nicelikler ve birimler 1.7 Anlamlı basamaklar 1.8 Problem çözme 1.9 Bir duyu geliştirmek

1.1 Bilimsel Yöntem Kavramlar Yunanca “doğa” kelimesinden gelen fizik, genellikle madde ve hareketin incelenmesi olarak tanımlanır. Kavramlar Fizik, etrafımızda bulunan hemen her şeyin, (atom altı parçacıkların ölçeğinden DNA molekülleri ve hücrelerin mikroskobik dünyasına, yıldızların, galaksilerin ve gezegenlerin kozmik ölçeğine kadar) altında yatan harikulade basit, birleştirici desenleri keşfetmeye çalışır.

Şekil 1. 1 Bilimsel yöntem yinelemeli bir süreçtir Şekil 1.1 Bilimsel yöntem yinelemeli bir süreçtir. Gözlemlerden çıkarılan bir hipotez kullanılarak yapılan bir öngörü, yeni gözlemlerle test edilir. Kavramlar

Şekil 1.2 Bir bilimsel hipotez geliştirmek için yinelemeli süreç. Kavramlar

Kavramlar Alıştırma 1.2 - Çalmayan müzik çalar Pille çalışan bir taşınabilir müzik çalar açıldığında çalmamaktadır. Neden çalmadığını açıklayan bir hipotez geliştirin ve daha sonra hipotezinizi test etmeye izin verecek bir öngörüde bulunun. Testin iki olası çıktısını ve çıktılardan varacağınız sonuçları betimleyin.

Şekil 1.3 Kavramlar

1.2 Simetri Kavramlar Simetriyi şöyle tanımlayabiliriz: Bir cisim üzerine görünüşünü değiştirmeden bazı işlemler uygulanabiliyorsa bu cismin simetrisi vardır.

Şekil 1.4 Kavramlar

Şekil 1.5 Bir tuz kristalinde atomların simetrik yerleşimi kristallere küp şeklini verir. Tuz kristallerinin mikrografı (b) Bir tuz kristalinde atomların simetrik düzeni Kavramlar (c) Da Vinci’nin Vitruvius Adamı insan vücudunun yansıma simetrisini gösteriyor.

Kavramlar Alıştırma 1.3 Değişim, değiştirmez Şekil 1.6 bir kar tanesini gösteriyor. Kar tanesinin dönme simetrisi var mı? Evet diyorsanız, kar tanesinin görünümünü değiştirmeden kaç türlü döndürülebileceğini betimleyin. Yansıma simetrisi var mı? Yanıtınız evet ise, kar tanesinin bir yarısı diğer yarısının ayna görüntüsü olmak üzere kaç türlü ikiye ayrılabileceğini betimleyin. Kavramlar Şekil 1.6 Alıştırma 1.3.

1.3 Madde ve evren Kavramlar Fiziğin amacı evrende gerçekleşen her şeyi betimlemektir. Basitçe söylersek, evren, madde ve enerjinin tümü ile bütün olayların içinde gerçekleştiği uzay ve zamanın birleşimidir.

Şekil 1.8 Bir silisyum yüzeyini oluşturan tek tek atomları gösteren taramalı tünelleme mikroskopu görüntüsü. Her atomun büyüklüğü, bir insan saçının kalınlığının 1/50,000’i civarındadır. Kavramlar

Kavramlar Alıştırma 1.4 Mini mini evren Gözlenebilir evrendeki tüm madde, bir atomun çekirdeğindeki madde kadar sıkıca sıkıştırılsaydı, evrenin çapının büyüklük mertebesi ne olurdu?

Kavramlar 1.4 Zaman ve değişim Zamanı betimlemenin bir yolu, onun genellikle dünyayı ilerleten bir kuvvet şeklinde hissedilen, geçmişteki, şimdiki ve gelecekteki olayların sonsuz ve sürekli ilerlemesi olduğunu söylemektir.

Kavramlar Tek bir kimyasal tepkime 10-13 s. sürer. Bir fizik dersi boyunca gerçekleşebilecek ardışık kimyasal tepkimelerin sayısının büyüklük mertebesi nedir?

1.5 Temsiller Kavramlar Siz ve eşiniz akşam yemeği için dairesel bir masada, John ve Mary Jones, Mike ve Sylvia Masters ve Bob ve Cyndi Ahlers ile bir oturma düzeni üzerinde çalışıyorsunuz. Mike’ın Ahlers ile arası iyi değil, Sylvia da John’un yanına oturtulmamasını rica etti. Siz, erkek ve kadınları dönüşümlü oturtmak ve eşleri yan yana oturtmamak istiyorsunuz. Bütün bu kısıtlamalara uyan bir oturma düzeni belirleyin.

(c) Dikdörtgen: ineğin Şekil 1.12 Bir ineğin giderek basitleştirilmiş ve soyut temsilleri. (c) Dikdörtgen: ineğin konum ve uzanımını temsil ediyor (a) Fotoğraf Kavramlar (b) Basitleştirilmiş çizim (d) Nokta: sadece ineğin konumunu gösteriyor

Doğu-batı doğrultusunda uzanan uzun, düz bir koridoru düşünün Doğu-batı doğrultusunda uzanan uzun, düz bir koridoru düşünün. Koridorun üzerinde bir yerde su içmek için bir fıskiye vardır. Bir kadın koridorun batı ucundan başlayarak doğuya doğru kısa bir mesafe yürüyor ve fıskiyeye erişmeden duruyor. Fıskiyeye olan uzaklığı, yürüdüğü uzaklığın iki katıdır. Daha sonra doğuya doğru yürümeye devam ediyor, fıskiyeyi geçiyor ve ilk durduğu noktadan 60 m uzakta tekrar duruyor. Şimdi fıskiyeye olan uzaklığı koridorun doğu ucuna olan uzaklığının iki katıdır. Koridorun uzunluğu nedir? Kavramlar

1.6 Fiziksel nicelikler ve birimler Nicel Araçlar

Nicel Araçlar

Nicel Araçlar

Şekil 1.17 Sayı yoğunluğu. Nicel Araçlar

1.7 Anlamlı basamaklar Nicel Araçlar Şekil 1.18 Bir yapışkan notun genişliğini gösterilen cetvelle ölçerseniz güvenilir bir biçimde iki basamak okuyabilirsiniz. Nicel Araçlar

1.8 Problem çözümü Nicel Araçlar Fizik problemlerinin çoğu kelimelerle ifade edilir. Bu sadece bu kitaptaki problemler için değil, aynı zamanda etrafınızdaki dünya hakkında sahip olabileceğiniz sorular için de doğrudur. Nicel Araçlar

Nicel Araçlar Örnek 1.10 Sicimin uzunluğu Belli bir silindirin uzunluğu 15 in. ve çevresi 4,0 in.’tir. Silindirin soldaki ucuna bir parça sicim bağlanıyor ve sicim tam beş kez dolandığında silindirin sağ ucuna erişiyor. Sicimin uzunluğu nedir?

1.9 Bir duyu geliştirmek Nicel Araçlar Şekil 1.20 İnsan vücudunun hacmini belirlemek için, vücudun yaklaşık olarak bir silindir olduğunu kabul ederiz.

Şekil 1.21 İnsan vücudundaki hücrelerin sayısını tahmin etmek için kullandığımız süreç Nicel Araçlar (a) Bir bölme stratejisi

Nicel Araçlar