Fen ve Mühendislik Bilimleri için Fizik

Transkript

1

2 Fen ve Mühendislik Bilimleri için Fizik

3 Giriş

4 Fizik Temel Bilimlerin Amacı Doğanın işleyişinde görev alan temel kanunları anlamak. Diğer fen ve mühendislik bilimleri için temel hazırlamaktır. Temelde gerekli olan basit ancak vazgeçilemez kavramların öğrenilmesini sağlamaktır. Fizik dersinin Biyoloji bilimine yapacağı alt yapı, gerek canlı organizmaların mekanik hareketlerinin anlaşılması ve gerekse canlıların doğa ile hem makro hem de mikro düzeyde etkileşmelerinin anlaşılması bakımından son derece önemlidir. Introduction

5 Fiziğin temel alt dalları: Altı temel ana dala ayrılır: Klasik mekanik Termodinamik Elektromanyetizma Optik Kuantum Mekaniği Nükleer Fizik Introduction

6 Bölüm 1 Fizik ve Ölçümler

7 Temel Nicelikler ve Birimleri Nicelik Uzunluk Kütle Zaman Sıcaklık Elektrik Akımı Madde Miktarı SI (System of International)Birimi metre kilogram saniye Kelvin Amper mol Section 1.1

8 Mekanikte kullanılan temel nicelikler Mekanikte üç temel nicelik kullanılır: Uzunluk Kütle Zaman Tüm diğer nicelikler bu üç temel nicelikten yola çıkılarak ifade edilebilir. Section 1.1

9 Uzunluk Uzunluk uzaydaki iki nokta arasındaki mesafedir. Birimi SI metre, m Section 1.1

10 Kütle Birimi SI kilogram, kg International Bureau of Standards tarafından saklanan bir cismin (Standart kilogram) kütlesi olarak tanımlanır. Section 1.1

11 Zaman Birimi saniye, s Sezyum atomu tarafından yayımlana radyasyonun salınım periyodu olarak tanımlanır. Section 1.1

12 Sayıların üstlerle ifade edilmesi Kullanılan ön eklere bağlara olarak bir çok durumlarda özel adlandırmalar kullanılır. Aslında hepsi temel birimlerin çarpımları halindedirler. Örneğin: 1 mm = 10-3 m 1 mg = 10-3 g Section 1.1

13 Temel ve türetilmiş birimler Türetilmiş birimler temel birimlerin farklı matematiksel işlemleri sonucu elde edilmiş birimlerdir. Örneğin: Alan Hız İki uzunluğun çarpımı Uzunluğun belirli bir zaman aralığına oranı Yoğunluk Kütlenin hacime oranı Section 1.1

14 Modelleme Bir sistemin fiziksel bileşenlerinin temsil olarak sunulmasıdır. Bir çok durumda bahsi geçen olgu ile doğrudan gözlemler ortaya konulamaması durumda kullanılır. Örneğin: Atom içinde proton, nötron, ve elektronların durumunu tanımlayabilmek için modelleme yapılması kaçınılmazdır. Bu modellemeler sayesinde hem sistem bileşenleri kolaylıkla tanımlanır, hem de sistemin dinamikleri ve etkileşmeleri üzerinde tahminlerde bulunulabilir. Section 1.2

15 Maddenin modellenmesi İlk düşünceler maddenin atomların bir araya gelerek oluştuğu bir sistem olarak düşindüler. Bununla beraber herhangi bir yapı özelliği olmadığı düşünülüyordu. JJ Thomson (1897) elektronların varlığını ve aslında atomunda bir yapısı olduğunu keşfetti. Rutherford (1911) Atomda elektronlardan başka çekirdeğin varlığını ortaya koydu. Günümüzde proton ve nötronların da yapısının olduğu ve onlarca farklı atom altı parçacıklar olduğu bilinmektedir. Section 1.2

16 Temel birimler ve Boyutları Boyut incelenen niceliğin fiziki doğasını tasvir eder. Boyut = En, Boy, Derinlik!!! Dimensions are often denoted with square brackets. Uzunluk [L] Kütle [M] Zaman [T] Section 1.3

17 Boyutlar ve birimler Her bir boyuta karşılık gelen birden fazla birim olabilir. Section 1.3

18 Boyut Analizi Bir eşitliğin türetilmesinde ya da doğruluğunun testinde boyut analizi oldukça önemlidir. Denklemlerde eşitliğin her iki tarafı mutlaka aynı boyutta olmalıdır. Boyut analizine bir örnek Verilen denklem: x = ½ at 2 Denklemde her iki tarafın boyutlarını analiz edersek: L 2 L T L 2 T Denklem boyutsal olarak doğrudur. Sabit sayılar için herhangi bir boyut söz konusu değildir. Section 1.3

19 Güç yasasının belirlenmesinde boyut analizi Bir oran orantıdaki boyutun belirlenmesi Örneğin: denklemdeki üstleri belirleyelim x a t m n Her iki taraf uzunluk boyutunda olmalıdır. İvmenin boyutu L/T 2 Zamanın boyutut. Analiz sonucu x at 2 Section 1.3

20 Birim dönüşümü Eğer bir denklemde kullanılan nicelikler farklı birim sistemlerinde ya da farklı üstler ile ifade edilmiş ise, işleme başlamadan önce gerekli birim dönüşümlerinin yapılması şarttır. Her zaman için kullanılan ve rapor edilen sonuçlar birimleri ile ifade edilmelidir. Section 1.4

21

22 Birim dönüştürme Matematiksel işmelerde dahi birimlerin kullanılamasında yara vardır. Bazı hataların belirlenmesine de yardımcı olur. Örneğin: 15.0 in? cm 2.54cm 15.0in 38.1cm 1in Section 1.4

23 Anlamlı Rakamlar Anlamlı rakam güvenilirliği bilinen basamaktır. Bir kaç büyüklük ile işlem yapıldığında işlem sonucu anlamlı rakam sayısı en az olan büyüklüğün anlamlı rakamı kadar olmalıdır. Örneğin: ,35 işleminde sonuç 128,35 değil 128 olarak verilmelidir.