T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI AÇIK ÖĞRETİM OKULLARI (AÇIK ÖĞRETİM LİSESİ - MESLEKİ AÇIK ÖĞRETİM LİSESİ) FİZİK

Ebat: px
Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI AÇIK ÖĞRETİM OKULLARI (AÇIK ÖĞRETİM LİSESİ - MESLEKİ AÇIK ÖĞRETİM LİSESİ) FİZİK"

Transkript

1 T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI AÇIK ÖĞRETİM OKULLARI (AÇIK ÖĞRETİM LİSESİ - MESLEKİ AÇIK ÖĞRETİM LİSESİ) FİZİK 7 DERS NOTU YAZAR AYHAN ALBAY ANKARA 204

2 MEB HAYAT BOYU ÖĞRENME GENEL MÜDÜRLÜĞÜ YAYINLARI AÇIK ÖĞRETİM OKULLARI DERS NOTLARI DİZİSİ Copyright MEB Her hakkı saklıdır ve Millî Eğitim Bakanlığına aittir. Tümü ya da bölümleri izin alınmadan hiçbir şekilde çoğaltılamaz, basılamaz ve dağıtılamaz. Yazar Grafik Kapak : Ayhan ALBAY : Hatice DEMİRER : Güler ALTUNÖZ

3

4

5

6

7 İÇİNDEKİLER. ÜNİTE MADDE ve ÖZELLİKLERİ GİRİŞ. ISIL DENGE.2 ISI YAYILIMI 7.2. İletim Yolu İle Yayılma Konveksiyon (Taşıma) Yolu İle Yayılma Işıma (Radyosyon) Yolu İle Yayılma 20.3 ISI ALIŞVERİŞİ 28.4 BASINCIN HAL DEĞİŞİMİNE ETKİSİ 55 NELER ÖĞRENDİK 6 BİRAZ DÜŞÜNELİM 63. ÜNİTE TEST SORULARI ÜNİTE KUVVET ve HAREKET GİRİŞ ÇİZGİSEL SÜRAT AÇISAL SÜRAT MERKEZCİL İVME BASİT HARMONİK HAREKET Basit Sarkaç Yaylar ve Uzama Kısalma GERİ ÇAĞIRICI KUVVET NELER ÖĞRENDİK 8 BİRAZ DÜŞÜNELİM ÜNİTE TEST SORULARI 2 3. ÜNİTE ELEKTRİK VE ELEKTRONİK GİRİŞ DOĞRU AKIM, DEĞİŞKEN AKIM SIĞAÇLAR 40

8 3.3 BOBİNLER TRANSFORMATÖRLER ELEKTRONİK DEVRELERİ Basit Devre Elemanları Basit Elektronik Devreleri 74 NELER ÖĞRENDİK 78 BİRAZ DÜŞÜNELİM ÜNİTE TEST SORULARI 8 4. ÜNİTE DALGALAR GİRİŞ IŞIĞIN YANSIMASI Yansıma Kanunları Düz Aynada Görüntü Özellikleri Küresel Aynalar IŞIĞIN KIRILMASI Işığın Kırılması Görünür Derinlik İNCE VE KALIN KENARLI MERCEK RENKLER ELEKTROMANYETİK DALGALAR KIRINIM 258 NELER ÖĞRENDİK 269 BİRAZ DÜŞÜNELİM ÜNİTE TEST SORULARI 272 SÖZLÜK 278 KAYNAKÇA 28 İNDEKS 282 BİLİMSEL SEMBOL VE KISALTMALAR 284 BİLİMSEL SABİTLER 285 BİRİMLERİN SEMBOL VE KISALTMALARI 286 UZUNLUK BİRİMLERİ 287 KATLAR VE ASKATLAR 288 TRİGONOMETRİK CETVEL 289 ETKİNLİK VE DEĞERLENDİRME SORULARININ CEVAPLARI 29

9 . ÜNİTE MADDE ve ÖZELLİKLERİ Farklı sıcaklıkta iki madde birbirine temas ettirildiğinde ısıl denge sağlanıncaya kadar, sıcak olan madde soğuk olan maddeye ısı verir. Bu aşamada soğuk madde de sıcak maddeden ısı alır. Bir süre sonra da bu ısı alışverişi sonucunda iki madde de eşit sıcaklığa erişiler. Tüm maddelere yeteri kadar ısı verilirse yada ısı alınırsa, bu maddeler hal değiştirir. Örneğin suyun buz hale dönüşmesi yada suyun, su buharı haline dönüşmesi. Yağın erimesi ile karın erimesinin farkı nedir? İletişim, ışıma ve konveksiyon denilince aklınıza neler gelir?

10 Bu ünitenin sonunda; NELER ÖĞRENECEĞİZ?. Isıl dengeyi sıcaklık farkı ve ısı kavramları ile ilişkilendirebilecek, 2. Enerji aktarım yolları kullanarak geliştiren uygulamalara örnekler verebilecek, 3. İletim, ışıma ve konveksiyon yolu ile enerji aktarımını en iyi gerçekleştiren katı, sıvı ve gazlara örnekler verebilecek, 4. Işıma yolu ile iletilen enerjinin, yayılmasını, soğurulmasını ve yansımasını günlük yaşamdan örnekler vererek açıklayabilecek, 5. Bir maddenin enerji aktarma hızı ile sıcaklık farkı arasındaki ilişkiyi keşfedebilecek, 6. Maddenin ortamdan enerji alması veya ortama enerji vermesi ile hal değişimi arasında ilişkiyi açıklayabilecek, 7. Hal değişim grafiklerini kullanarak gerekli enerjiyi hesaplayabilecek, 8. Basıncın kaynama ve donma olaylarına etkisini açıklayabilecek, 9. Basınç altında buzun si ve basınç ortadan kalktıktan sonra tekrar donmasını deneyerek açıklayabilecek, 0. Basınç, sıcaklık ve hal değişimi arasındaki ilişkiyi grafik yardımıyla yorumlayabilecek,. Nem ile hissedilen sıcaklığın nasıl değiştiğini grafikten yorumlayabileceksiniz. ANAHTAR KAVRAMLAR Isıl Denge Isı Yayılımı Isı Alış Verişi Basıncın Hal Değişime Etkisi 0

11 GİRİŞ Termodinamik, ısı enerjisi ile mekanik enerji arasındaki ilişkiyi açıklayan fiziğin ana dallarından biridir. Bu ilişkiyi açıklarken, sadece maddeler arasındaki ısı alışverişini değil, maddeler ısı alırken yada verirken halde değiştirebilir. Hal değişimi gerçekleşirken büyük bir enerji alınır yada verilir. Isının bir noktasından başka bir noktaya iletilmesi, yayılması yada soğurulması maddeden maddeye göre değişir. Örneğin kibritin uzu yandığında, kibriti tutan elimiz yanmaz.. ISIL DENGE Resim 0.02: Mekanik enerji Isı enerjisi İlişkisi Resim 0.0: Kibrit FİZİK 7 Makro evren dediğimiz Güneş Sistemi bir denge içerisindedir. Evrendeki tüm sistemde dengededir. Dünya da var olan ekosistem de dengededir. Makro evrende var olan bu denge mikro evrende de mevcuttur. Örneğin elementlerdeki atomların çekirdek elektron dengesi gibi yada mıknatısların birbirini çekmesi, dengeye ulaşmak istemesi gibi. Yüzyıllar önce ateşi bulan insanoğlu, bir tahta parçasını, başka bir tahta parçasına sürterek büyük bir buluş gerçekleştirmiştir. Bu sürtme sonucunda hareket, ısıya dönüşmüştür. İşin bilimsel boyutu ise mekanik enerjisinin, ısı enerjisine dönüşmesidir. MEKANİK ENERJİ ISI ENERJİSİ Hareket sonucunda tahtanın sıcaklığı artmış ve yanma sıcaklığına gelinceye kadar tahtadaki mekanik enerji, ısı enerjisine dönüşmüştür. Ateşin bulunmasından asırlar sonra mekanik enerjinin, ısı enerjisine dönüşmesini inceleyen termodinamik alanı doğmuştur.

12 Uzayın bildiğimiz ve bilemediğimiz tüm noktalarında termodinamiğin inceleyeceği bir konu mutlaka bulunmaktadır. Zaten termodinamik ısı ve sıcaklık kavramlarını incelediğine göre sıcaklığın olmadığı bir yer, bir durum söz konusu değildir. Isı ve sıcaklık, Dünya mızda da her zaman önemsediğimiz kavramlardandır. Isı ve sıcaklık kavramları birbirine karıştırılmamalıdır. Isı ve sıcaklık farklı kavramlardır. Isı dediğimiz aslında bir enerjidir. Isı enerjisi, kütlesi olmayan foton denilen enerji paketleridir. Bu enerji paketleri, madde içindeki atom ve moleküllerin titreşim hareketinden meydana gelir. Atom ve moleküller ne kadar fazla titreşim hareketi yaparsa, fotonlardaki enerji paketleri de o kadar fazla olmaktadır. Sonuç olarak; Maddelerin moleküllerinin hareket enerjisi ile moleküller arasındaki bağlanma enerjilerinin toplamına ısı enerjisi denir. Sıcaklık ise maddenin ılıklığına ya da soğukluğunu belirleyen bir niceliktir. Maddeyi oluşturan moleküllerin her birinin hareketinden kaynaklanan kinetik enerjisi birbirinden farklı olabilir. Bu moleküllerin kinetik enerjilerinin ortalaması olan kinetik enerjisi ile doğru orantılı büyüklüğe sıcaklık denilmektedir. Bir maddenin ortalama hızdaki moleküllerin hareket enerjisi ile doğru orantılı büyüklüğe sıcaklık denir. ISI Bir enerjidir. Kalorimetre ile ölçülür. Birim Kalori ya da Joule dir. SICAKLIK Bir ölçümdür. Termometre ile ölçülür. Birim Derece dir. Tablo 0.0: Isı ve sıcaklık farklıkları 8. yüzyıla kadar, ısının akışkan bir madde olduğu kabul edilmekteydi. 798 yılında İngiliz fizikçi Sir Benjamin Thompson (Sör Benjamin Tamsın) ısının bir madde olmadığını öne sürdü. Bunu yaparken pirinç topların delinmesi aşamasında büyük 2

13 Resim 0.03: Sir Benjamin Thompson enerjinin korunduğunu gördü ve ısının bir enerji olduğu kabulüne vardı. Isıyı ilk olarak enerji olduğunu ispatlayan James Prescatt Joule ün onuruna enerji birimi Joule olarak kabul edildi. Kışın, dağlara ve yaşadığımız çevreye yağan karlar, Güneş ışınları sayesinde erimekte, yazın elektrik tellerinin yine Güneş enerjisinden kaynaklı olarak sarktığı, tencereye koyduğumuz suyun, ısıtmaya başladığımızda belirli bir süre sonra kaynadığını görülür. Sonuç olarak ısı, kimyasal ve fiziksel olayların gerçekleşmesiyle oluşur. Isı ile sıcaklık kavramları, birbirinden asla ayrılmayacak kavramlardır. Sıcaklığı, termometre ile ölçeriz. Bir çok fizikçi kendi termometresini ve ölçüm- FİZİK 7 miktarda ısının ortama yayıldığını gözlemledi. Bu olayı suyun altında yaptığında, suyun kaynadığını gördü. Ama ısı hiç bitmiyordu. Bu mantıkla yola çıkarak, ısının madde olmadığını öner sürdü. Hatta bunu çok basit olarak ellerimizi birbirine sürtüldüğünde, ellerin ısındığını da ısının madde olmadığı ile bağdaştırdı. 943 yılında yine İngiliz fizikçi James Prescott Joule (Ceymıs Piriscat Jull) ısının bir enerji olduğunu ispatladı ve tüm Dünya ya bunu gösterdi. Bunu belirli bir miktar suyu ısıtarak gereken iş miktarını ölçtü. Sonra dinamo ile ürettiği elektrik akımını suya daldırarak suyu ısıttı. Daha sonra sudaki sıcaklık farkını ölçerek yine iş miktarını buldu. Bu iş miktarının birbirine eşit olduğunu görünce Resim 0.04: James Prescott Joule 3

14 lerini ortaya koymuştur. Ancak hepsi suyun donma ve kaynama noktalarını referans almışlardır. Termometreler civalı, ispirtolu yada metalik olmak üzere 3 çeşittir. Suyun Kaynama Noktası bölme 80 bölme 80 bölme 00 bölme Suyun Donma Noktası Celcius ( C) (santigrad) Reomür ( R) Fahrenhait ( F) Kelvin (K) Şekil 0.0: Termometreler Termometreler, maddelerin boyutlarındaki değişim sonucu, sıcaklığındaki değişme göre gösterilmektedir. Termometreler 76 cm Hg basıncındaki iki sıcaklık değerine göre oluşturulmuşlardır. Bu iki sıcaklık değerinin biri suyun donma sıcaklığı, diğeri suyun kaynama sıcaklığıdır. Yapılan araştırmalar sonucu, maddelerin 273 o C de moleküllerin titreşmediği gözlenmiş ve 273 o C mutlak sıcaklık değeri olarak kabul edilmiştir. Termometreler arasında, C = F 32 = R = K ilişkisi vardır. ÖRNEK : 22 O F kaç o C, o R ve o K dir? 4

15 ÇÖZÜM: C = F - 32 F 32 = R F- 32 = K C = = R = K C = = R 90 = K C = R = ^K 273h = C = 9000 R = 7200 K 273 = C = 50 C R = 40 R K 273 = K = 323 K Kışın bir elimiz cebimizde diğer elimiz ise dışarda iken sıcak bir ortama geldiğimizde hemen ellerimizi birbiri ile temas ettirir, ellerimizi ovuşturur ve hatta üfleriz. Bundaki amaç soğuk elimizi ısıtmaktır yani ısıl dengeyi sağlamaktır. Isıl dengeyi sağlayacağımız bir çok örnek verilebilir. Yine ellerimiz üşüdüğünde sıcak çay bardağını avucumuza almak, yazın çok sıcaklarda klimayı açmak yada ılık su ile duş almak vb. Resim 0.05: Ellerimizi ısıtmak için ısıl denge sağlarız. Yukardaki örneklerin hepsi termodinamiğin O. (sıfırıncı) yasasının varlığını gösterir. 5

16 Termodinamiğin O. (sıfırıncı) Yasası: İki ayrı cismin, bir üçüncü cisimle ısıl dengede olması durumunda, kendi aralarında ısıl denge sağlanır. K L 0 C 20 C Şekil 0.02: K ve L cisimlerinin ısıl dengesi Şekil 0.02 deki K ve L cismi aynı boyutlarda ve aynı maddeden yapılmıştır. K ve L cisimleri birbirine dokundurulup, bir süre temas halinde tutulursa ısıl denge sağlanır.. ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak doldurunuz. Fahrenhait Ölçüm Termodinamik Sıfır Mekanik. İki tahtanın birbirine sürtülmesi sonucu ateş çıkması olayını,. enerjinin ısı enerjisine dönüşmesi olarak açıklanabilir. 2. Isı ve sıcaklıkla ilgili olayları inceleyen bilim dalına.....denir. 3. Isı bir enerji sıcaklık ise bir. dür. 4. Sıcaklık birimi Santigrad (Celcius),.., Kelvin ve Reomür dür. 5. İki ayrı cismin, bir üçüncü cisimle ısıl denge olması durumunda, kendi aralarında ısıl denge oluşur. Buna termodinamiğin. ıncı yasası denir. 6

17 . ETKİNLİKLER: DOĞRU YANLIŞ Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız. (.). Isı ve sıcaklık farklı kavramlardır. (.) 2. Bir maddenin ortalama hızdaki moleküllerinin hareket enerjisi ile doğru orantılı büyüklüğe sıcaklık denir. (.) 3. Isı birimi termometredir. (.) 4. Maddelerin moleküllerinin hareket enerjisi ile moleküller arasındaki bağlanma enerjilerinin farkına ısı enerjisi denir. (.) 5. 0 o C = 32 o F = 273 o K = 0 o R eşitliği vardır. (.) 6. Isıl denge sağlanırken cisimler ısı verirler..2 ISI YAYILIMI Bir mum alevi, Güneş hatta sıcak bir çaydanlık kışın bir miktarda olsa ısı enerjisi ile çevremizi ısıtmaktadır. Değil mi? Demek ki ısı bir enerjidir ve ısı yayılabilir. Maddeler her zaman en düşük enerji durumunda bulunmak isterler. Bu nedenle iki cismin sıcaklığı farklı ise, sıcaklığı büyük olan ısı verir, diğeri ısı alır. Böylece ısı bir maddeden başka bir maddeye iletilmiş olur. K L 0 C 20 C Şekil 0.03: K ve L cisimlerin ısı iletimi Şekil 0.03 teki K ve L cisimleri birbirinden farklı sıcaklıkta olup K cismi 0 o C de, L cismi de 20 o C dedir. Bu cisimlerden biri ısı alır, diğeri ısı verir. Sizce hangisi? 7

18 Tabiki K cismi ısı alır, L cismi ısı verir ve aralarında ısı iletimi gerçekleşerek, her ikiside en düşük enerji durumuna gelir. Isı enerjisi bir noktadan başka bir noktaya üç değişik yolla iletilebilir. Bunlar;. İletim yolu ile, 2. Konveksiyon (taşıma) yolu ile, 3. Işıma (Radyasyon) yolu ile..2. İletim Yolu İle Yayılma Sıcaklıkları farklı iki cisim birbirine dokundurulduğunda, iki cisim arasında ısı alış verişi olur. Aslında bu alış veriş cisimlerin atomları arasında gerçekleşir. K L M Şekil 0.04: K, L ve M maddelerindeki ısı iletimi Şekil 0.04 deki görülen K, L ve M çubukları birbirine perçinlenmiş farklı maddelerden yapılmışlardır. Mum, K çubuğunun ucunda yakıldığında K çubuğunun sıcaklığı önce artacak çubuktur. Daha sonra L çubuğunun sıcaklığı artmaya başlar ve sıcaklığı artmaya başlayan en son çubuk M çubuğu olacaktır. Bu duruma göre, K çubuğundan M çubuğuna kadar bir ısı iletimi oluşur. K L M Isı iletimi Şekil 0.05: Isı iletimi 8

19 Isının, iletim yolu ile yayılmasının başlıca özellikleri şunlardır: FİZİK 7 Genellikle katı maddelerde görülür. Isı enerjisi arttığında moleküllerin titreşim hareketi de artar. Moleküller, kendi çevresindeki molekülleri de titreşime zorlayarak onların da hareketine neden olur. Maddenin bir ucundan diğer ucuna ısı iletilir. şeklinde basamaklandırılabilir. (a) Çaydanlıkta metal ve plastiğin ısınması (b) Tencere ve kaşığın ısınması Resim 0.06: İletim yolu ile yayılma (c) Tavadaki yağ parçasının erimesi.2.2 Konveksiyon (Taşıma) Yolu İle Yayılma Şekil 0.06: Konveksiyon ile ısının yayılması Isı enerjisinin, maddesel bir ortam aracılığı ile yayılmasına konveksiyon yada taşıma yolu ile yayılma denir. Isı enerjisi moleküllerin hareketi ile iletildiğinden sıvı ve gazlarda bu tür iletim daha çok tercih edilir. Örneğin bir kaptaki suyu ısıtırken, önce alttaki moleküller ısınır. Bu moleküllerin hacmi büyür ve yoğunluğu küçülür. Büyük yoğunluklu moleküller dibe çöker ve sıvı içerisinde sürekli moleküller bir hareket oluşur. 9

20 Şekil 0.06 daki odadaki soba, ısı enerjisi ile yaymaktadır. Isı enerjisi sayesinde gaz moleküllerinin hacmi büyür ve yoğunluğu küçülerek, odanın tavanına doğru yükselir. Bu moleküllerin yerini soğuk gaz moleküllerine bırakırlar. Bu şekilde oda içerisinde bir hava sirkülasyonu oluşur. Isının Konveksiyon (Taşıma) yolu ile yayılmasının başlıca özelikleri şunlarıdır; Sıvı ve gaz maddelerde görülür. Sıvı ve gaz moleküllerin genleşmesi sonucu yoğunlukları azalır. Yoğunlukları azalan gaz ve sıvı molekülleri, yerini soğuk gaz ve sıvı moleküllerine bırakır. Molekül çevrimi, sirkülasyon oluşur. şeklinde maddelendirmek mümkündür. (a) Kaloriferin çevresindeki hava moleküllerinin ısıtması, ısıtılan havanın oda içerisinde yükselmesi Resim 0.07: Konveksiyon ile ısı yayılması (b) Mum alevinin hava moleküllerini ısıtması.2.3 Işıma (Radyasyon) Yolu İle Yayılma Güneş, mum vb. tüm ısı enerjisi yayan ısı kaynakları, gerek boşlukta gerekse herhangi bir ortamda ısı ve ışık dalgaları yayarlar. Bu olaya ışıma (radyasyon) yolu ile yayılma denir. Isı enerjisini taşıyan dalgaları, maddeler tarafından soğurulur (absorbe ederler). Bu dalgaları soğuran maddeler, dalgaların enerjilerini alır ve madde ısınır. 20

21 Güneş Resim 0.08: Işıma (Radyasyon) ile ısı yayılması Dünya Isının, ışıma (Radyasyon) yolu ile yayılmasının başlıca özellikleri şunlarıdır: Isı kaynağından çıkan ısı enerjisi, etrafa enerji dalgaları halinde yayılır. Işıma (radyasyon) yolu ile yayılma için maddesel bir ortama gerek yoktur. Işıma boşlukta yayılabilir. (a) Binalarda çift cam kullanılması (b) Isı yalıtımı için tuğlalar arasına strafor konulması Resim 0.09: Konveksiyon yolu ile yayılma örnekleri Resim 0.09 da konveksiyon ile ilgili yayılma örnekleri verilmiştir. Tahta Çubuk Demir Çubuk Şekil 0.07: Aynı ortamdaki eşit sıcaklıktaki maddeler. 2

22 Sıcaklıkları aynı şekil 0.07 deki tahta ve demir çubuk uzun süre aynı ortamda kaldıklarında sıcaklıkları ile ilgili ne söylenebilir? Katı maddeler ısıyı en iyi ileten maddelerdir. Katı maddelerden de en iyi metaller ısı enerjisi iletmektedir. Bu nedenden dolayı metallerin ısı enerjisi alma ve verme hızı diğer katılara, sıvılara ve gazlara göre daha hızlıdır. Bu nedenden dolayı demir çubuğun sıcaklığı, tahta çubuğunkinden daha az olacaktır. Güneş in, Dünya mızı ısıtması daha doğrusu, Dünya mızın ısı enerjisini alması, ışıma (radyasyon) yoluyla ısınmaktadır. Aslında sıcaklığı olan her cisim, yüzey ve sıcaklığın büyüklüğü ile doğru orantılıdır. Küçük cisimlerin enerjisi küçük, büyük cisimlerin enerjisi büyüktür. A B C Demir Demir Demir Şekil 0.08: Cisimlerin büyüklüğüne göre enerjileri. Şekil 0.08 deki A, B ve C maddelerindeki ısı enerjilerinden en büyük enerji C nin, sonra B nin ve en az enerji A nındır. Boşlukta yayılan ışıma ile enerji iletimi, elektromanyetik ışıma olarak da adlandırılabilir. Metaller ısınırken de belli bir sıcaklıktan sonra, aldıkları ısı enerjisinin bir kısmını, çıplak gözle gözlemlenebilecek biçimde ısı enerjisi yayarlar. Resim 0.0: Akkor halindeki demir Resim 0.0 daki demirin önce sıcaklığı artırılır, sonra ısı vermeye devam edildiğinde demir kırmızı renge, bir miktar daha ısı verildiğinde sarı renge, daha fazla ısı verildiğinde beyaz renge sahip olur. Beyaz renge sahip olan ve çıplak gözle görebileceğimiz bu hale akkor denir. 22

23 Maddeler, çevrelerinden gelen ısı enerjisi ışımaları yüzey büyüklüğü, saydamlığı ve renklerine göre farklı soğururlar (ısıya dönüştürürler). Beyaza boyalı cisim Saydam cisim Siyaha boyalı cisim Şekil 0.09: Isı enerjisinin soğurulması Şekil 0.09 daki özdeş alevlerde ısı verilen cisimler aynı maddeden yapılmış olup boyutları aynıdır. Işık ışınlarını tutan cisimler, aynı zamanda ısı enerjisinin en fazla olanıdır ve ışıma yolu ile yayılan bu ısı enerjilerinden en fazla koyu renkte olan yani siyah boyalı cisim ısıyı soğurur. Açık renkli yani beyaz boyalı cisim ise yansıtır. Saydam cisim ise üzerinde ısı enerjisini en az tuttuğundan dolayı diğerlerine göre en soğuk olandır. Resim 0.: Siyah ve beyaz renkteki evler Türkiye de en az Güneş enerjisini alan bölgemiz Karadeniz Bölgesi olduğundan, Karadeniz bölgesinde evlerin görünmeyen yüzlerinin dış tarafları siyaha boyalıdır. 23

24 Resim 0.2: Kırağı resmi Bütün maddeler ister sıcak olsun ister soğuk olsun her sıcaklıkta ışıma yaparlar. Ancak sıcaklık arttıkça maddelerin yapmış oldukları ışımanın dalga boyları küçük olur. Küçük dalga boylu ışımaların frekansları büyük olur. Bilindiği gibi dalga boyu ile frekans birbiri ile ters orantılıdır. Şekil 0.0 daki grafikte de görüldüğü gibi düşük frekanslı ışımalar, yüksek dalga boyu olur. Buda iyi ışıma yapan maddeler aynı zamanda iyi soğurucudur. Aynı mantıkla Türkiye de en fazla Güneş enerjisi alan bölgemiz Güneydoğu Anadolu Bölgesi olduğundan, Güneydoğu Anadolu Bölgesindeki yerleşim yerlerinde, en fazla beyaz renge boyalı ev görmek mümkündür. Bu iki olayın nedeni ışığın ve ısının soğurulmasıdır. Özellikle yağmur yağdıktan sonra sabahları tahta ve çimende kırağı tutar ancak asfalt yada toprağın kırağı tutmamasının sebebi ışıma yolu ile ısı iletimidir. DALGA BOYU FREKANS Şekil 0.0: Dalga boyu - frekans grafiği İyi yansıtır kötü soğurur. İyi soğurur kötü yansıtır. Resim 0.3: Yazın açık renkli elbise, kışın ise koyu renkli kazak giyilmesi 24

25 Resim 0.3 de görüldüğü gibi beyaz t shirt Güneş ışınlarını iyi yansıtır, bu nedenle yazın genelde açık renkli elbiseler tercih ederiz. Aynı mantıkla kışın siyah kazak giymemizin sebebi kötü bir yansıtıcı olması ve siyah kazak ısıyı iyi soğurmasıdır. Atmosfer, Güneş ten gelen ışınların bir kısmının yeryüzüne geçmesini engeller. Bu engelleme aşamasında Güneş ten gelen zararlı ışınlar engellenir ayrıca Dünya mızın çok ısınması engellenmiştir. Aynı şekilde yeryüzündeki gözle görünmeyen ışınların uzaya gitmesini de engellemektedir. Sonuç olarak yeryüzüne bazı Güneş ışınları yeryüzüne gelir bazıları gelmez. Yeryüzündeki ışınlar ise Atmosferden çıkamaz. Bu olaya sera etkisi denir. Resim 0.4: Sera etkisi (Dünya ve atmosfer) Atmosfer olmasaydı yeryüzünde gündüzleri o C civarında geceleri ise C civarında olması beklenirdi. Bu durumda hayat çok ama çok zor olurdu. Belkide Resim 0.5 de görüldüğü gibi seralarda naylon malzeme kullanılıp, cam kullanılmaz. Çünkü cam düşük enerjili ışık karşısında opak madde yani ışığı geçirmeyen madde özelliği gösterir. Oysa cam ışığı geçiren yani saydam maddedir. Resim 0.5: Sera 25

26 t t 2 Şekil 0.: Isı yayılması (t > t 2 ) Hatırlanacağı gibi ısı yayılması bir cisimden başka bir cisme ısı enerjisinin aktarımı idi. Bu aktarım daima yüksek sıcaklıktaki cisimden, düşük sıcaklıktaki cisme doğru olmaktadır. Şekil 0. deki cisimlerde t sıcaklığı, t 2 sıcaklığından büyük olduğu için, ısı transferi t sıcaklıklı cisimden, t 2 sıcaklıklı cisme doğru olmalıdır. Metallerin yoğunlukları fazla olduğundan dolayı ısıyı iyi iletirler. Ancak sıvılar ve gazlar, metallere ve katılara göre yoğunlukları daha az olduğundan ısıyı daha az iletirler. Balmumu Balmumu (a) Gümüş Çubuk (b) Çelik Çubuk Balmumu Balmumu (c) Cam Çubuk (d) Tahta Çubuk Şekil 0.2: Farklı maddelerin ısı iletimi Şekil 0.2 deki gümüş, çelik, cam ve tahta çubuğun boyutları aynıdır. Bu dört maddenin uçlarına balmumu yapıştırıldığında, özdeş mumlar aynı anda çubukların aynı noktalarına doğru yakılıyor. 26

27 Bu durum göz önüne alınırsa, balmumları aynı anda düşmesi beklenir mi? Cevabımız hayır. Çünkü maddelerin her biri farklı maddelerden yapılmıştır. Farklı maddelerin yoğunlukları farklı olduğundan ısıyı balmumlarına iletme süreleri farklı olacaktır..2 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak doldurunuz. Üç Titreşim Konveksiyon Ters Düşük Sera Işıma Katı İletim. Maddeler her zaman en enerji seviyesinde bulunmak isterler. 2. Isı bir noktadan başka bir noktaya değişik yolla iletilebilir. 3. Sıcaklıkları farklı iki cisim birbirine dokundurulduğunda ısı alışverişi olur. Bu tür iletime.yolu ile yayılma denir. 4. Isı enerjisi artan maddelerin hareketi de artar. 5. Isı iletim yolu ile yayılma genellikle maddelerde görülür. 6...yolu ile ısı yayılmasına verilecek en güzel örnek sobadır. 7. Akkor halindeki demir yayılma yöntemlerinden.. yolu ile yayılmaya örnek olarak verilebilir. 8. Dalga boyu ile frekans birbiri ile.orantılıdır. 9. Yeryüzündeki ışınların atmosferden dışarıya çıkamaması olayına etkisi denir. 27

28 .2 ETKİNLİKLER: DOĞRU YANLIŞ Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız. (.). Bir sıcak bir soğuk cisim birbirine dokundurulduğunda, soğuk olan ısı alır, sıcak olan ısı verir. (.) 2. Sıcak olan cisimler ısı verdiklerinde sıcaklıkları azalır. (.) 3. Bir noktadan başka bir noktaya ısı enerjisi yayılma metotları, iletim, konveksiyon ve ışımadır. (.) 4. Isının maddesel bir ortam aracılığı ile yayılmasına iletim yolu ile yayılma denir. (.) 5. Konveksiyon yolu ile ısı yayılması genellikle genellikler sıvı ve gaz maddelerde görülür. (.) 6. Işıma yolu ile yayılma için maddesel bir ortama gerek vardır. (.) 7. Demir maddesinin sıvı haline akkor denir. (.) 8. Kışın koyu renkte, yazın ise açık renk giysi giymenin nedeni ısı enerjisinin soğurulması olayı ile ilgisi yoktur. (.) 9. Isıyı iletimi konusunda katılar, sıvı ve gazlardan daha iyi iletiler..3 ISI ALIŞ VERİŞİ Şekil 0.3 teki buzdolabının kapısını açtığımızda bir serinlik hissedilir mi? Bu aşamada buzdolabının içindeki soğuk hava molekülleri yüzümüze, elimize çarpar. Bu durumda vücudumuz, yüzümüz, elimiz ısı vermiş olur. Sıcaklıkları farklı iki cisim birbiriyle temas ettiğinde, sıcaklığı az olan cismin sıcaklığı yükselir, sıcaklığı fazla olan cismin sıcaklığı azalır. Şekil 0.3: Açık buzdolabı 28

29 24 0 C demir parçası 0 0 C su Şekil 0.4: Su ve demirin ısı alışverişi Şekil 0.4 deki 0 o C lik suya, 24 o C lik demir parçası atıldığında, suyun sıcaklığı biraz artar, yani su ısı alır. Isı enerjisi, sıcak cisimden soğuk cisme akmıştır. Suyun sıcaklığının zamanla değişim grafiği; 0 o Sıcaklık ( o C) Şekil 0.5 deki gibi olur. Yani suyun sıcaklığı zaman geçtikçe artar. Isı alışverişi cisimler aynı sıcaklığa gelince biter. Bu sıcaklığa denge sıcaklığı denir. Cisimlerden biri ısı alırken, diğeri ısı vermiştir. Isı yalıtılmış ortamda alınan ısı ile verilen ısı birbirine eşittir. Zaman (s) Şekil 0.5: Sıcaklık zaman grafiği Alınan ısı = Verilen ısı Alınan ısı ve verilen ısının birbirine eşit olma ilkesi, denge sıcaklığı ile hesaplanır. Su 20 o C su Su 70 o C su Şekil 0.6: 20 o C ve 70 o C lik su 29

30 Şekil 0.6 daki 20 o C ve 70 o C lik sular eşit miktarda aynı çeşit bardaklardadır. 20 o C lik su, 70 lik suya aktarılırsa; Su 20 o C su ve 70 o C lik sular karıştırıldı Şekil 0.7: Sular karıştırıldılar 20 lik su ve 70 o C lik su molekülleri arasında ısı alışverişi olur. 20 lik su molekülleri ısı alır, 70 o C lik su molekülleri ısı verirler ve ısıl denge sağlanır. Su Isıl dengede, denge sıcaklığı, sıcak maddeden sıcak, soğuk maddeden soğuk olamaz. Şekil 0.8: Isıl denge ÖRNEK 2: 20 o C lik bir miktar su ile 25 o C lik bir miktar su karıştırıldığında denge sıcaklığı ile ilgili ne söylenebilir? Su 20 o C su Su 25 o C su Şekil 0.9: 20 o C lik su ile 25 o C lik su karıştırıldığında denge sıcaklığı; Denge sıcaklığı; Çözüm: Soğuk maddeden soğuk olamaz yani 20 o C den daha küçük bir sıcaklık olamaz. Sıcak maddeden sıcak olamaz yani 25 o C den daha büyük bir sıcaklık olamaz. 30

31 Buna göre denge sıcaklığı 20 o C den küçük, 25 o C den büyük olamayacağına göre 20 o C ile 25 o C arasında bir sıcaklıkta oluşur. 0 gram 0 gram Su 20 o C lik suyun sıcaklığı o C artırılacak Su 20 o C lik suyun sıcaklığı 20 o C artırılacak (a) (b) Şekil 0.20: Isı enerjisinin sıcaklığa bağlılığı. 20 o C lik suyun sıcaklığını o C artırmak için gerekli ısı miktarı ile 20 o C lik suyun sıcaklığını 20 o C artırmak için gerekli ısı miktarı aynı olabilir mi? HAYIR! Maddenin alacağı ısı yada vereceği ısı, maddenin sıcaklık artışı yada sıcaklık azalışına bağlıdır. 5 gram 0 gram Su 20 o C lik suyun sıcaklığı o C artırılacak Su 20 o C lik suyun sıcaklığı o C artırılacak (a) (b) Şekil 0.2: Isı enerjisinin sıcaklığa bağlılığı. 5 gr. kütleli 20 o C lik suyun sıcaklığını o C artırmak için gerekli ısı miktarı ile 0 gr. kütleli 20 o C lik suyun sıcaklığını o C artırmak için gerekli ısı miktarı aynı olabilir mi? HAYIR! Maddenin alacağı ısı yada vereceği ısı, maddenin miktarına bağlıdır. 3

32 0 gram 0 gram Su 20 o C lik suyun sıcaklığı o C artırılacak Zeytinyağı 20 o C lik zeytinyağının sıcaklığı o C artırılacak (a) (b) Şekil 0.22: Isı enerjisinin maddenin cinsine bağlılığı 0 gr. kütleli 20 o C lik suyun sıcaklığını o C artırmak için gerekli ısı miktarı ile 0 gr. kütleli 20 o C lik zeytinyağının sıcaklığını o C artırmak için gerekli ısı miktarı aynı olabilir mi? HAYIR! Kütleleri eşit, sıcaklıkları aynı ama farklı maddelerin, farklı sayıda tanecikleri vardır. Başka bir mantıkla her maddenin taneciklerinin büyüklükleri farklıdır. Su ve zeytinyağının taneciklerinin büyüklükleri ve sayıları farklı olduğundan, sıcaklıklarını artırmak için bu maddelerin taneciklerinin kinetik enerjilerinin de farklı olması gerekir. Maddenin alacağı ısı yada vereceği ısı, maddenin cinsine bağlıdır. Maddenin cinsini belirleyen bu değere özgül ısı denir. Tüm maddelerin özısıları birbirinden farklıdır. Özgül ısı, maddelerin ayırt edici özelliklerinden biridir. Madde Özgül ısı (cal/g. o C) Su Buz 0,5 Buhar 0,48 Alkol 0,58 Civa 0,033 Odun 0,4 Mermer 0,2 Cam 0,2 Alüminyum 0,25 32

33 Silikon 0,68 Demir 0,07 Bakır 0,092 Gümüş 0,056 Altın 0,03 Tablo 0.02: Bazı maddelerin atmosfer basıncındaki özgül ısıları ÖZISI: Bir cismin birim kütlesinin sıcaklığını o C değiştirmek (artırmak yada azaltmak) için gerekli ısı miktarına özgül ısı denir. Sonuç olarak; Maddelerin ısı miktarının artırılması yada azaltılması,. Maddenin sıcaklık değişimine (artışı yada azalışı) 2. Maddenin miktarına 3. Maddenin cinsinebağlıdır. O halde bir cismin m gramının sıcaklığını T kadar artırmak yada azaltmak için gerekli ısı miktarı Q = m.c. ΔT kadar olur. Büyüklüğün adı Alınan veya verilen su Kütle Özgül ısı (özısı) Sıcaklık farkı Sembolü Q m C T Birimi Kalori (cal) yada Joule (J) Gram (g) Tablo 0.03: Birim Tablosu cal = 4,8 Joule ÖRNEK 3: 40 calori kaç Joule dür? ÇÖZÜM: Bunun için bir orantı kurmalıyız. cal 4,8 joule ise 40 cal x 40. 4, 8 x = x = 67,2 Joule olur. Cal/g. C yada J/g. K Santigrad ( C) yada Kelvin (K) 33

34 ÖRNEK 4: 20 gram suyun sıcaklığını 40 K artırmak için gerekli ısı miktarı kaç Joule'dür (c su = 4,8 J/g.K)? ÇÖZÜM: Dikkat edilirse; veriler Kelvin olarak verilmiş ve ısı miktarı Joule olarak istenmiştir. 20 gr su Su 40 K artırılacak Q = m. c. T Şekil 0.23: Sıcak su Q = 20. 4,8. 40 Q = 3344 Joule olarak bulunur. T, maddenin sıcaklığındaki değişme sıcaklığıdır. Sıcaklığın artma yada azalma miktarı olan T bulunurken büyük sıcaklıktan küçük sıcaklık çıkartılır. ÖRNEK 5: 400 kj lük ısı enerjisi ile 40 o C den 20 o C ye bir çelik parçasının sıcaklığı artırmak istenildiğine göre, bu buz parçasının kütlesi kaç gramdır (c çelik =0,46 kj/g. K)? ÇÖZÜM: 40 o C 20 o C Şekil 0.24: Çelik parçası Dikkat edilirse; veriler C olarak verilmiştir. Kelvine çevirmek gerekir. T = = 233 K T 2 = = 253 K T = T 2 T T = T = 20 K olarak bulunur. 34

35 Q = m.c. T 400 = m.0,46 (( 20) ( 40)) 400 = m.0,46 ( 20+40) 400 = m.0, = m.9,2 m = 43,47 g. olur. Sıcaklıkları t ve t 2 olan aynı cins maddeden eşit kütlede karışım olursa, karışımın son sıcaklığı t karışım = t + t 2 2 olur. ÖRNEK 6: 20 şer gram sulardan birinin sıcaklığı 40 o C diğerininkinin sıcaklığı 90 o C dir. Bu iki suyu aynı kaba boşaltıldığında karışımın son sıcaklığı ne olur? 40 o C 90 o C? Su Su Su 20 gr 20 gr Şekil 0.25: Özdeş kaplardaki sular? Toplam kütle 20+20=40 gr Sıcaklık t karışım = t + t 2 2 t karışım = t karışım = 30 2 t karışım = 65 C dir. Yani 40 gram suyun sıcaklığı 65 o C olur. 35

36 ÖRNEK 7: Sıcaklık 4T. K 3T 2T. L T Q 2 Q 3 Q 4 Q Isı Şekil 0.26: Sıcaklık Isı grafiği Eşit kütleli K ve L maddelerine ait ısı sıcaklık grafiği şekildeki gibidir. Buna göre, K ve L maddelerinin özgül ısılarının oranını bulunuz? ÇÖZÜM: K maddelerine göre ısı miktarı, Q= m. ckdt 2Q= m. ck4t 2Q ck = m. 4T Q ck = m. 2T L maddesine göre ısı miktarı, Q= m. cldt 4Q= m. cl2t 4Q cl = m. 2T 2Q cl = m. T bu iki sonucu taraf tarafa oranlarsak, 36

37 c c c c K = L K = L Q m. T 2Q 2 mt. Q. mt. m. 2T 2Q olur. c c K = L 4 Maddeler ısı alır yada verir. Bu aşamada sıcaklıkları değişir. Ancak tüm maddelerin her sıcaklıkta bulunması mümkün değildir. Örneğin su 0 o C ile 00 o C de sudur. Ancak 0 o C den küçük sıcaklıklarda su farklı özelliklere sahip buz halinde olur. 00 o C den büyük sıcaklıklarda ise yine sudan farklı özelliklere sahip su buharı halinde olur. Bu değişim, moleküller arası potansiyel enerjisinin ısı alarak yada vererek değişmesi sonucunda gerçekleşir. Bu değişime hal değişimi denir. Hal değişimi aşamasında kinetik enerji değişmez. KATI Erime Süblimleşme Donma PLAZMA Depozisyon (Kırağılaşma) İyonizasyon Deiyanizasyon Yoğunlaşma SIVI Kaynama Buharlaşma GAZ Şekil 0.27: Maddelerin hal değişimi Maddenin katı, sıvı, gaz ve plazma olmak üzere dört hali vardır. Aslında kainatta bu maddelerin alt dalları ile birlikte 20 civarında maddenin hali olduğu bilinmektedir. Ancak maddenin tüm hallerini Dünya da doğal olarak bulmak mümkün değildir. 37

38 Katı maddeler, sıvı hale dönüşürken enerji alarak dönüşür. Madde sıvı hale dönüşürken, maddenin sıcaklığı değişmez. Bu olaya erime denir. Her maddenin erime sıcaklığı farklıdır. Erime sıcaklığı maddelerin ayırt edici özelliğidir. Bir maddenin katı halden sıvı hale geçmesi için gerekli olan ısı miktarına erime ısısı denir. 0 O C 0 O C + ISI Buz parçaları Su Şekil 0.28: Buzun erimesi Şekil 0.28 de de görüldüğü gibi buz erirken ısı alır ve su haline dönüşür. Bu olay maddelerin erimesine örnek olarak verilebilir. Bir maddenin erime sırasında aldığı ısı, maddenin cinsine ve madde miktarına bağlıdır. Alınan ısı, formülü ile bulunur. Q = m.l Büyüklüğün adı Alınan ısı Kütle Gizil ısı (Erime Isısı) Sembolü Q m L Birimi Kalori (cal) yada Joule(J) Gram (g) Tablo 0.04: Birim Tablosu Kalori /gramc cal g Joule / gram m yada c J m g ÖRNEK 8: 0 o C deki 0 gram buzun erimesi için gerekli olan ısı miktarı kaç Joule'dür. (Buzun erime ısısı = 334,4 J / g)? 38

39 olur. ÇÖZÜM: Su 0 o C de hal değiştirir. Q = m. L Q = ,4 Q = 3344 Joule Madde Erime Sıcaklığı ( o C) Oksijen 28 Cıva 39 Buz 0 Kalay 32 Kurşun 337 Çinko 420 Alüminyum 659 Gümüş 960 Altın 063 Bakır 083 Demir 200 Tablo 0.05: Maddelerin Erime Sıcaklığı Katı ısı alarak sıvı hale geçmesine erime denilmekte, bunun tersi olan sıvı, ısı vererek katı hale geçmesine donma denilmektedir. Maddeler donarken sıcaklığı değişmez. Maddelerin donma işleminin gerçekleştiği sıcaklığa donma sıcaklığı denir. Bir maddeden sıvı halden katı hale geçmesi için gerekli olan ısı miktarına donma ısısı denir. ISI + Su Buz Şekil 0.29: Suyun donması 39

40 Madde Donma Sıcaklığı ( o C) Oksijen 28 Cıva 39 Su 0 Kalay 32 Kurşun 337 Çinko 420 Alüminyum 659 Gümüş 960 Altın 063 Bakır 083 Demir 200 Tablo 0.06: Maddelerin Donma Sıcaklığı Erime Sıcaklığı = Donma Sıcaklığı Erime Isısı = Donma Isısı ÖRNEK 9: 0 gram kütleli suyun sıcaklığı o C dir. Bu suyun donması için su kaç kalorilik ısı vermesi gerekir (Suyun özısısı = 4,8 J / g. K, Suyun erime ısısı = 334,4 J / g)? ÇÖZÜM: Suyun donma sıcaklığı 0 o C dir. O halde öncelikle o C suyun 0 o C su hale gelmesi için, sudan alınması gereken ısı, C = K 273 = K 273 K 274 C 2 = K O = K K Q = m. c. T Q = 0. 4,8. ( 0) Q = 0. 4,8. Q = 4,8 Joule olur. 0 o C deki sudan 4,8 Joule lük ısı alınırsa 0 o C de su haline gelir. O halde, 40

41 Q = m. L Q = ,4 Q = 3344 Joule Suyun buz hale gelmesi için sudan alınan ısı 3344 Joule dür.. O halde toplam ısı yani o C deki 0 gram suyun buz hale gelmesi için suyun vermesi gereken ısı, Q T = Q + Q 2 Q T = 4, Q T =3385,8 Joule olur. Madde Erime/Donma Isısı (J/g) Civa,29 Kurşun 22,57 Demir 7,04 Bakır 75,56 Alüminyum 32,02 Buz 334,4 Tablo 0.07: Maddelerin erime ısıları Maddelerin erime ve donma ısıları birbirine eşittir. ÖRNEK 0: 0 o C deki 5 gram buzu 0 o C deki su hale getirmek için gerekli olan ısı miktarı kaç cal'dir (c buz = 0,5 cal / g. o C, L e = 80 cal / g, c su = cal / g. o C)? ÇÖZÜM: Dikkat edilirse verilen C ve cal olarak verilmiştir..aşama Buzun sıcaklığını 0 o C ye getirmek 2.aşama Buzu eriterek su haline getirmek 3.aşama Suyun sıcaklığını 0 o C ye çıkartmak.aşama 2.aşama 3.aşama Q = 5. 0,5 (t 2 t ) Q = Q = 5.. (t 2 t ) Q = 2,5 (0 ( 0)) Q = 400 cal. Q = 5 (0 0) Q =2,5. 0 Q = 5. 0 Q = 25 cal. Q = 50 cal. 4

42 0 o C deki 5 gram buzu 0 o C deki su hale getirmek için gerekli olan ısı miktarı,2 ve 3. aşamalarda bulunan ısı değerlerinin toplamıdır. olarak bulunur. Q T = Q + Q 2 + Q 3 Q T = Q T = 475 cal. Sıvı maddeler, gaz hale dönüşürken enerji alarak dönüşür. Madde gaz hale dönüşürken, maddenin sıcaklığı değişmez. Bu olaya buharlaşma denir. Her maddenin buharlaşma sıcaklığı birbirinden farklı olduğundan buharlaşma sıcaklığı maddeler için ayırt edici özelliktir. Sıvılar ısı aldıkça sıcaklığı yükselir, öyle bir noktaya gelir ki, artık sıvının sıcaklığı artmaz. Bu sıcaklığa kaynama noktası denir. Bu aşamada sıvının aldığı ısı, sıvı molekülleri arasındaki bağları kopartmaya başlar ve moleküllerin birbirinden uzaklaşmasına harcanır. Şekil 0.30 da su, gaz hale dönüştüğünde su buharı oluşur. Bu olay buharlaşmaya örnektir. Sıvıların gaz hale dönüşmesi buharlaşmanın, tersinin reaksiyonu olan gazın, sıvı hale dönüşmesi olayına da yoğunlaşma denir. Şekil 0.30: Suyun buharlaşması Gaz molekülleri ısı verirse Sıvı hale dönüşür Şekil 0.3: Gaz moleküllerinin sıvı hale dönüşmesi 42

43 Kaynama Sıcaklığı = Yoğunlaşma Sıcaklığı Kaynama Isısı = Yoğunlaşma Isısı Madde Kaynama Noktası ( o C) = Yoğunlaşma Sıcaklığı ( o C) Hidrojen 257,7 Demir 3000 Gümüş 220 Altın 2970 Kurşun 725 Civa 357 Volfram 5930 Benzen 80 Oksijen 83 Su 00 Alüminyum 2057 İyot 48 Tablo 0.08: Bazı maddelerin kaynama noktası ve yoğunlaşma sıcaklığı Erime ve donma olaylarında olduğu gibi, buharlaşma ve yoğunlaşma için gerekli olan ısı miktarı, maddenin cinsine ve maddenin kütlesine bağlıdır. Q = m. L Her maddenin gizil ısısı birbirinden farklıdır. Kaynama sıcaklığındaki gram sıvının buharlaşarak, gram buhar (gaz) haline gelmesi için gerekli ısıya gizil ısı denir. Su için bu ısı 540 cal/g. yada 2257 J/g dır. Madde Yoğunlaşma / Buharlaşma ısısı (J/g) Su 2257 Alkol 854,97 Aseton 520,4 Eter 296,78 Tablo 0.09: Bazı maddelerin yoğunlaşma ısısı ve buharlaşma ısısı 43

44 ÖRNEK : 90 o C deki 20 gram suyu 20 o C de su buharı haline getirilebilmesi için gerekli ısı miktarı kaç kaloridir? (c su = 4,8 J/g. o C, L buharlaşma = 2257 J/g, c buhar = 2 J/g. o C) ÇÖZÜM:. aşamada suyu 00 o C ye çıkartmak, 2. aşamada hal değişimini sağlamak, 3. aşamada su buharını 20 o C ye çıkartmak gerekir..aşama Q = m. c. T Q = 20. 4,8. (00 90) Q = 83,6. 0 Q = 836 Joule 2.aşama Q 2 = m. L Q 2 = Q 2 = 4540 Joule 3.aşama Q 3 = m. c. t Q 3 = (20 00) Q 3 = Q 3 = 800 Joule 90 o C deki suyu 20 o C deki su buharı haline getirmek için gerekli enerjileri bulduk. Bunların toplamı bize sonucu verecektir. Q T = Q + Q 2 + Q 3 olarak bulunur. Q T = Q T = Joule 44

45 ÖRNEK 2: Özısıları c ve 2c olan maddelerin kütleleri 2m ve 4m dir. Bu maddeler gaz halinde iken sıcaklıkları artırılıyor. Sıcaklık artışları eşit olduğuna göre, verilen ısı miktarının oranını buluruz? olur. ÇÖZÜM:. gaz Q = m. c. t 2. gaz Q = m. c. t D 2 D Q = 2m. c. t Q = 4m. 2c. t D 2 D Q = 2mc. t Q = 8mc. t D Q Q Q Q Q Q 2 2 = 2mcDt 8mcDt = = D Buharlaşma ile kaynama birbirine asla karıştırılmamalıdır. Buharlaşma sıvının hava ile temas ettiği bölgede, çok az miktarda gaz haline geçmesidir. Kaynama ise sıvının bulunduğu kapta, dipteki moleküllerinden buharlaşmasıdır. Bu anlamda kaynama, sıvının hızlı bir şekilde gaz haline dönüşmesi olayıdır. İyi bilinmesi gereken bir noktada şudur. Sıvılar, hemen her sıcaklıkta buharlaşır. Sıvılar, kaynama noktasına eriştiğinde kaynama olayı gerçekleşir. Buharlaşma olayı;. Her sıcaklıkta olabilir. Su Şekil 0.32: Gaz moleküllerinin sıvı hale dönüşmesi 45

46 2. Sıvı yüzeyi arttıkça buharlaşma artar. Su Su Şekil 0.33: Hava ile teması fazla olan sıvıda buharlaşma çok olur. 3. Sıcaklık arttıkça buharlaşma artar. 20 º C 70 º C Su Su Şekil 0.34: Sıcaklık arttıkça buharlaşma hızı artar Bir miktar buz parçasının, sürekli ısı verilmesi sonucu, sıcaklık zaman grafiğini çizelim. Sıcaklık ( C) 00 Su+Buhar IV V Buhar 0 T I Buz Su II III Buz +Su ΔQ ΔQ 2 Maddenin aldığı ısı enerjisi Şekil 0.35: Buzun hal değişimi grafiği 46

47 I. Bölgede; buz parçası katı haldedir. Buzun sıcaklığı 0 o C geldiğinde de artık sıcaklık artışı olmaz. II. Bölgede; buz parçası artık sıvı hale yani suya dönüşmeye başlamıştır. Bu aşamada sıcaklık sabittir. III. Bölgede; tamamen su hale dönüşmüştür ve sıcaklık sürekli artmaktadır. IV. Bölgede; maddemiz hem su hem de su buharı halindedir. Bu aşamada da sıcaklık sabittir, aynı 2 3 aşamasında olduğu gibi. V. Bölgede; su buharının sıcaklığı sürekli artmaktadır. ÖRNEK 3: Sıcaklık ( C) Isı (Joule) Şekil 0.36: Sıcaklık Isı grafiği 20 gramlık katı bir X maddesinin, katı sıvı gaz hal değişimini gösteren sıcaklık ısı grafiği şekildeki gibidir. Buna göre X maddesinin erime ısısı (L e ) kaç J/g dır? ÇÖZÜM: X maddesinin eridiği sıcaklık grafiğe göre 80 o C dir. Bu bölgede madde erimiştir. Bu bölgede ısı değişimi, Q = Q 2 Q Q = Q =500 Joule olur. Bu duruma göre erime sıcaklığı, Q = m. L e 47

48 formülünde bilinenleri yerine koyarsak, 500 = 20. L e L e = 25 J/g bulunur. ÖRNEK 4: Sıcaklık I II III IV V Zaman Şekil 0.37: Sıcaklık Zaman grafiği Şekil 0.37 de sıcaklık zaman grafiğinde bir X maddesinindir. Verilen grafikte X maddelerinin hangi bölgelerinde hal değişimi olmuştur? ÇÖZÜM: X maddesinde hal değişimi söz konusu olduğuna göre, bu hal değişimi II ve IV bölgede olur çünkü sıcaklık sabittir. II. bölgede yoğunlaşma, IV bölgede de donma olayı gerçekleşir. Buna göre Sıcaklık II IV Isı Şekil 0.38: Sıcaklık Isı grafiğinde hal değişimi olur. 48

49 Isı alış verişi her maddede aynı hızda olmayabilir. Yani 00 cal lik bir ısının demir maddesine veya cama verilme hızı aynı olmayabilir yada demir ve cama 00 cal lik bir ısı alınması aynı hızda olmayabilir. Bu nedenle maddelerin ısı alış veriş hızı maddenin cinsine bağlıdır. Zaten tüm maddelerin ısı iletim katsayısı farklıdır. Isı iletim katsayı k harfi ile gösterilir. Isı iletimi Isı iletimi Demir çubuk Cam çubuk Şekil 0.39: Isı iletim hızının maddenin cinsine bağlılığı Isı alış verişi aynı maddelerin farklı kütlelerinde farklı sonuçlar ortaya çıkarır. Örneğin m gram bir demir çubuk ile 5m gram demir çubuğa eşit miktarda ısı verilirse bu maddelerin aynı hızda ısı almayabilir. Bu nedenle ısı alış veriş hızı kütleye bağlıdır. Isı iletimi Isı iletimi m gram Demir çubuk 5 m gram Demir çubuk Şekil 0.40: Isı iletim hızının kütleye bağlılığı Isı alışveriş hızı, ısıtılan maddenin kesit alanına da bağlıdır. Dikdörtgen bir madde ile çok küçük bir dikdörtgen maddenin ısı alışveriş hızı eşit değildir. Kesit alanı A ile gösterilir. 49

50 Isı iletimi Isı iletimi Demir çubuk Kesit Alanı A Demir çubuk Kesit Alanı 0 A Şekil 0.4: Isı iletim hızının ısıtılacak maddenin kesit alanına bağlılığı Isı alışveriş hızı, maddenin birim uzaklığa göre sıcaklık değişimine bağlıdır. Yani her cm de sıcaklık değişimi aynı olmadığından, hız, maddenin birim uzaklığa göre sıcaklık değişimine DT c m bağlıdır. DX Bu verilere göre; DQ Isı alışveriş hızı c m Dt Isı iletim katsayısı (k) Kesit alanı (A) Birim uzaklığa göre sıcaklık değişimi DT c m bağlıdır. Bu duruma göre; DX DQ Q iletim = =- ka.. Dt Dt D X formülü ile hesaplanır. Buna Fourier Kanunu denir. Sonuç olarak ısı iletimleri maddelerin ayırt edici özelliğidir. Bu anlamda maddelerin, ısı iletim katsayıları da birbirinden farklıdır. Isı iletim katsayısı k ile gösterilir ve birimi Wm.K dir. Madde Isı iletim katsayısı (Wm. K ) Gümüş 406,0 Bakır 385,0 Alüminyum 205,0 Pirinç 09,0 50

51 Çelik 50,2 Kurşun 34,7 Cıva 8,3 Çimento Harcı,60 Buz,6 Beton 0,8 Cam 0,8 Alçı Harcı, Kireçli Alçı Harcı 0,7 Kırmızı Tuğla 0,6 Yalnız Alçı Kullanılarak Yapılmış Sıva 0,5 Standardın Düşey Delikli Taşıyıcı Tuğlalar (200 kg/m 3 ) 0,5 Yatay Delikli Tuğlalar (600 kg/ m 3) 0,33 W sınıfı Düşey Delikli Geçmeli Tuğla (700 kg/ m 3 ) 0,2 Yalıtımlı Tuğla 0,5 Perlitli Sıva (400 kg/ m 3 ) 0,4 Tahta 0,2 0,04 Cam Köpüğü Levhası 0,06 Mantar 0,04 Keçe 0,04 Fiberglas 0,04 Yün 0,04 Polistren Sert Köpük Levhaları (PS) 0,04 Hava 0,024 Suni Köpük 0,0 Tablo 0.0: Madde Isı iletim katsayısı 5

52 ÖRNEK 5: 00 cm kalınlığındaki pirinç levhanın iç yüzeyinin sıcaklığı 7 o C, dış yüzeyinin sıcaklığı 2 o C dir. Levhanın 20 cm x 20 cm lik parçasından birim zamanda geçen ısı miktarı hesaplayınız (k pirinç =09 Wm. K )? x = 00 cm x = m. T iç = 7 o C T iç = T iç = 290 K T dış = 2 o C T dış = T dış = 285 T = T iç T dış T = T = 5 K Levha 20 cm x 20 cm lik olduğundan dolayı alan, A = 20 cm. 20 cm A = 0,2 m. 0,2 m A = 0,04 m 2 olarak bulunur. Fourier Kanunu na göre, olarak bulunur. DQ Q iletim = =-k. A. Dt Dt DX Q iletim = k. A. Dt DX Q iletim = 09. 0, Q iletim = 2,8 Watt Şekil 0.42: Pirinç Levha 52

53 Tablo 0.0 a bakarak, hangi tencerede yemek daha çabuk pişer? (a) Cam tencere (b) Alüminyum tencere Resim 0.6: Cam tencere, alüminyum tencere. Tablo 0.0 a göre hangi evin, daha iyi ısınması beklenir? (a) Tahta (ahşap) ev (b) Beton (betonarme) ev Resim 0.7: Ahşap ve beton ev Buzdolapları hangi maddeden yapılırsa, yiyecekler sağlıklı saklanır? (a) Cam köpüklü levhadan yapılmış buzdolabı (b) Cam buzdolabı Resim 0.8: Cam köpüklü ve camdan yapılmış buzdolabı. 53

54 .3 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak doldurunuz. Katsayısı Denge cal/g Birbirine Plazma Vardır Süblimleşme Dır Joule. Isı alışverişi cisimler aynı sıcaklığa gelince biter. Bu sıcaklığa sıcaklığı denir. 2. Isı alışverişinde alınan ısı ile verilen ısı...eşittir. 3. Maddenin alacağı yada vereceği ısının, madde miktarına etkisi. 4. Maddenin alacağı yada vereceği ısı, maddenin cinsine bağlı. 5. cal = 4,8.dür. 6. Katı maddenin bir anda gaz haline dönüşmesine olayına denir. 7. Gaz maddenin madde haline dönüşmesine iyonizasyon denir. 8. Gizil ısı birimlerinden biride..dir. 9. Isı iletim., maddeler için ayırt edici özelliktir..3 ETKİNLİKLER: DOĞRU YANLIŞ Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız. (.). İki cismin ısı alışverişinde biri ısı alır biri ısı verir. (.) 2. Isıl dengede, denge sıcaklığı, sıcak maddeden sıcak, soğuk maddede soğuk olamaz. (.) o C lik bir madde ile 40 o C lik bir maddenin denge sıcaklığı daima 30 o C dir. (.) 4. Maddelerin ısı miktarında, sıcaklık değişimi ve madde miktarı etkilidir. (.) 5. Özgül ısı birimlerinden biri de cal/g. o C dir (.) 6. Isı alışverişi her zaman aynı hızdadır. (.) 7. Gaz maddenin katı hale dönüşmesi olayına depozisyon (kırağı) denir. (.) 8. Sıvı bir maddenin katı hale geçen maddenin, hal değiştirmesi için gerekli ısı miktarına donma ısısı denir. (.) 9. Maddelerin erime ve donma ısıları birbirine eşittir. (.) 0. Sıvılar her sıcaklıkta buharlaşır. (.). Isı iletim katsayısı sadece maddenin cinsine bağlıdır. 54

55 .4 BASINCIN HAL DEĞİŞİMİNE ETKİSİ FİZİK 7 Maddeler hal değiştirirken, moleküller arasındaki bağlar zayıflamakta yada güçlenmekte hatta moleküller arasındaki uzaklık artmakta yada azalmaktadır. Bu olay sadece sıcaklık ile sağlanmayabilir. Maddelerin moleküllerini bir arada tutarak dağılmasını önleme yönündeki etkiyi basınçta sağlayabilir. Çünkü basınç ile moleküller sıkıştırılabilir. Basınç Basınç Basınç KATI SIVI GAZ Şekil 0.43: Basıncın maddelere etkisi Doğada maddenin üç halini de aynı anda gözlemlemek mümkündür. Şekil 0.44 deki buz dağı maddenin katı hali, buzdağının içinde bulunduğu deniz maddenin sıvı hali, su buharı ise maddenin gaz halidir. Sonuç olarak belirli durumlarda maddelerin hem katı hem sıvı hem de gaz hali aynı bölgede bulunabilir. Değişik şartlar durumunda bu madde hal değiştirebilir. Açık hava basıncı bu maddelerin hal değişimlerini etkilemektedir. Şekil 0.44: Maddenin üç hali Basınç, birim yüzeye etkiyen dik kuvvete denir. Bu nedenle basınç, bir maddenin moleküllerinin sıkıştırmasını sağlar yada moleküllerin parçalanıp dağılmasını önlemektedir. Maddeler erirken yada kaynarken bazı maddelerin hacimleri artacağından erime/kaynama zorlaşır. Böylelikle maddeye daha fazla ısı verilmesi gerekecek, buda 55

56 erime/kaynama sıcaklığını yükseltecektir. Aynı mantıkla maddeler donarken yada yoğunlaşırken daha fazla ısı alınması gerekir. Buda donma/yoğunlaşma sıcaklığını düşürür. Şekil 0.45: Basıncın erimeye etkisi Bazı maddelerin erirken yada kaynarken hacimleri azalacağından erime/kaynama kolaylaşır. Bu nedenle erime ve kaynama noktaları düşecektir. Bu olay donma yada yoğunlaşma olayında da gerçekleşir. Basıncın hal değişimine etkisine örnek olarak buz su örneği verilebilir. Kışın kar yağdığında, karın üzerine bastığımızda, karı oluşturan buz moleküllerini sıkıştırmış oluruz. Yani buz moleküllerinin hacmini küçültmüş oluruz. Resim 0.9: Karın üzerine basma basıncın erimeye etkisidir Resim 0.20: Kayak, kızak, buz pateni Buz pateni, kayak yapan insanlar ve kızak kaymak aslında buz molekülerine basınç uygulaması olayıdır. 56

57 Buzun hacminin küçülmesi, basınç olmaktadır. Hacim küçülür ve erime sıcaklığı azalır. Aynı şekilde basınç azaldığında ya da basınç ortadan kaldırdığımızda erime sıcaklığı bu sefer yükselecektir. Yapılan araştırmalara göre deniz seviyesinde; Buz 0 o C erir, su haline gelir, Su 0 o C Su 00 o C Su buharı 00 o C donar, buz haline gelir, buharlaşır, su buharı haline gelir, yoğunlaşır, su haline gelir. Ancak açık hava basıncı artarsa yada deniz seviyesinde basıncı artıracak olursak su, sıfırın altında bir sıcaklıkta eriyebilir. Resim 0.2 de de görüldüğü gibi, yüksek dağların zirvelerinde, karların yaz mevsiminde bile erimediği görülmektedir. Karların erimemesine en büyük neden açık hava basıncın yüksek yerlerde azalması yani karın erime noktasının yükselmesidir. Resim 0.2: Açık hava basıncının azalması Sıcaklık Basıncın artması durumu Deniz Seviyesi Isı Şekil 0.46: Basıncın etkisi Şekil 0.46 teki verilen grafikte X maddesinin deniz seviyesindeki sıcaklık ısı grafiği verilmiştir. Ancak X maddesine basınç uygulandığında erime ve kaynama sıcaklıkları azalacaktır. Bu nedenle basınç uygulandığında sıcaklık ısı grafiği farklı renkte çizilmiştir. 57

58 Şekildeki grafikte üçlü nokta, maddenin katı, sıvı ve gaz hallerinde bulunabileceği noktadır. Kritik nokta ise, maddenin gaz ve sıvı hallerinin kesin olarak ayrılamadığı noktadır. Basınç KATI Erime/Donma SIVI Kritik nokta Buharlaşma/ Yoğunlaşma Üçlü nokta GAZ Süblimleşme/ Depozisyon Şekil 0.47: Basınç-Sıcaklık Grafiği Sıcaklık Yeryüzünde sıcaklığın artış veya azalmasını hissedebiliriz. Aslında termometrenin ölçtüğü sıcaklıktan farklı olarak, insan vücudunun hissettiği yada algıladığı sıcaklık olarak ta kabul edebilir. Bu hissedilen sıcaklık iklim şartları, giysilerin iç direnişleri, vücudumuzun yapısı olduğu gibi termometre sıcaklığı, nem vb. etkenlere Resim 0.22: Üşüyen babaanne üşümeyen çocuk bağlıdır. Sonuç olarak sıcaklık algı ve hissetme göreceli kavramlardır. Resim 0.22 de görüldüğü gibi aynı ortamdaki, babaanne ve çocuktan, babaanne üşümekte ancak çocuk üşümemektedir. Çocuğun elbisesi kısa ve kolları açık, babaanne ise elbiselerinin üzerine şal giymiştir. Nemin, hissedilen sıcaklık üzerinde çok büyük etkisi vardır. Hissedilen sıcaklık değerleri hesaplanırken, hem nem değeri hem de sıcaklık değerleri kullanılmaktadır. Merkez Sıcaklık( o C) Nem(%) Ankara İstanbul 3 70 İzmir Bursa Tablo 0.: Bazı illerin sıcaklık ve nem oranları. 58

59 Nem yada sıcaklık değerlerinden herhangi biri bulunmazsa, hissedilen sıcaklık hesaplanamaz (Değerin hesaplanamaması). Ayrıca sıcaklığın 27 ( o C) veya nemin % 40 ın altında olduğu durumlar için hissedilen sıcaklık değeri hesaplanamaz. Bunun nedeni ise sıcaklık ve nem değerleri belirli ölçülerde olduğundan limit dışıdır. ÖRNEK 6: Merkez Sıcaklık ( o C) Nem (%) Kırıkkale Trabzon 3 7 Van 55 Antalya 38 Tablo 0.2 de verilen illerin, sıcaklık ve nem oranlarına göre hissedilen sıcaklıklar ile ne söylenebilir? ÇÖZÜM: Hissedilen değerin hesaplanabilmesi için hem sıcaklık hem de nem oranının ölçülmesi gerekir. Ayrıca bu değerler sıcaklık için 27 ( o C) den düşük, nem ise % 40 ın altında olamaz. Kırıkkale Tablo 0.2: Bazı illerimizde sıcaklık ve nem oranları Bu duruma göre illeri tek tek irdeleyelim. 29 ( o C) % 38. Değerler limit dışı olduğundan hissedilen sıcaklık hesaplanamaz. Trabzon Van Antalya 3 ( o C) % 7. Hissedilen sıcaklık hesaplanabilir. X % 55. Sıcaklık değeri verilmediğinden hissedilen sıcaklık hesaplanamaz. 38 ( o C) X. Nem oranı verilmediğinden hissedilen sıcaklık hesaplanamaz. Hava tahminlerinde, gün içerisindeki en düşük ve en yüksek sıcaklıklar verilmektedir. Hissedilen sıcaklık ise nem ve tahmini sıcaklık değerlerine göre hesaplanacağından, gün içerisinde karşılaşılacak olan en yüksek değer olduğu bilinmelidir. 59

60 Nem Etki Durum <( 60) Tehlikeli soğuk Açık yüzeylerde 30 saniye içerisinde donma riski ( 46) ( 59) Tehlikeli soğuk Açık yüzeylerde 30 saniye içerisinde donma riski ( 26) ( 45) Aşırı soğuk Açık yüzeylerde saniye içerisinde donma riski ( 0) ( 25) Çok soğuk ( 2) ( 9) Soğuk Yaşanabilir değerler ( ) ( 26) Soğuk serin Yaşanabilir değerler Kuru ciltte, 5 saatten az sürede çatlama ve rüzgar ısırığı riski (27) (32) Sıcak Etkilenmeden dolayı halsizlik, sinirlilik, dolaşım ve solunum sisteminde bozukluk riski (33) (4) Çok sıcak Güneş çarpması, ısı krampları, ısı yorgunlukları (42) (54) Tehlikeli sıcak Güneş çarpması, ısı krampları veya yorgunluk deri kavrukları riski (55)> Tehlikeli sıcak Isı ve güneş çarpması, ısıl şok riski.4 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak doldurunuz. Yüksek 46 Tehlikeli Basınç. Birim yüzeye etkiyen dik kuvvete..denir. 2. Açık hava basıncı, dağların zirvesinde daha dir. 3. Tehlikeli soğuk sıcaklığı. C dan başlar. 4. sıcak ise 42 C den başlamaktadır..4 ETKİNLİKLER: DOĞRU YANLIŞ Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız. (.). Basınç molekülleri sıkıştırabilir. (.) 2. Sıcaklık, algı ve hissetme göreceli kavramlardır. (.) o C den büyük sıcaklıklar tehlikeli sıcak statüsündedir. 60

61 NELER ÖĞRENDİK Maddelerin sıcaklıkları artar yada azalır. Ancak iki madde birbirine temas ettirildiğinde iki madde ısıl dengeye ulaşır. Isıl dengeye ulaşan maddeler kararlı halde kalırlar. Isı bir enerji, sıcaklık ise bir ölçümdür. Isı enerjisi birkaç yolla aktarılabilir.. İletim yolu ile, 2. Işıma yolu ile, 3. Konveksiyon yolu ile. Isı enerjisinin yayılma şartları gibi, ısının soğurulması da birkaç çeşittir. Isının soğrulması her madde ve bu maddelerin rengine ve özelliklerine göre değişir. Örneğin siyah ve beyaz boyalı cisimlerin ısı enerjisini soğurmasında farklılıklar görülür. Siyah cisimler, Güneş ten gelen tüm ışınları soğururken, beyaz cisimler, Güneş ten gelen tüm ışınları yansıtırlar. Bu nedenden dolayıdır ki, yazın açık renkli elbiseleri tercih ederiz. Atmosfer, Güneş ten gelen ışınlardan bazılarının yeryüzüne geçmesini engeller. Yeryüzündeki ışınlar ise atmosferden dışarı çıkamaz. Bu olaya sefa etkisi denir. Sera etkisi adı da, düzensiz iklim şartlarını yaşadığımız Dünya da, seralarda meyve, sebze gibi yiyecekler yetiştirildiğinden dolayı gelmektedir. Dünya da var olan tüm maddelerin ısı iletimi farklılık gösterir. Isı iletimi maddeler için ayırt edici özelliktir. Örneğin; Gümüşün ısı iletim katsayısı 406 Wm. K Civanın ısı iletim katsayısı 8,3 Wm. K Tahtanın ısı iletim katsayısı 0,2 Wm. K dir. Maddelerin ısı alış verişi, Q = m.c.δt formülü ile hesaplanır. Q yani alınan yada verilen ısının birimi cal yada Joule dür Katı maddeler, ısı alarak sıvı hale geçerler. Sıvı maddeler ise ısı alarak gaz hale geçerler. Gaz maddeler ise ısı alarak plazma haline geçerler. Isı ısı ısı Katı Sıvı Gaz Plazma Katı Sıvı Gaz Plazma Isı ısı ısı 6

62 Plazma maddeler ısı vererek gaz, gaz maddeler ısı vererek sıvı, sıvı maddeler de ısı vererek katı hale geçerler. Maddeler ısı alarak yada vererek fiziksel olarak halini değiştirebilir. Bu olaya hal değişimi denir. Hal değişimi, Q = m.l ile hesaplanır. Resim 0.23 Kırağı Hal değişimi, katı maddeden direkt olarak gaz haline de geçebilir. Bu olaya süblimleşme denir. Tersinin reaksiyonu ise yani gazın sıvılaşmadan katı hale geçmesine depozisyon (kırağılaşma) denir. Bazı sabahlar kalktığımızda, tahta ve çimenler de gördüğümüz ancak asfalt ve toprakta göremediğimiz kırağı dediğimiz madde depozisyona yada kırağılaşmaya en güzel örnektir. Maddelerin erime ve donma sıcaklıkları birbirine eşit olduğu gibi, kaynama ve yoğunlaşma sıcaklıkları da birbirine eşittir. Kaynama ve buharlaşma farklı şeylerdir. Birbirine karıştırılmaması gerekir. Isı iletim katsayı tüm maddeler için farklılık göstermektedir. Bir maddenin ısı iletim hızı; dir. DQ Q iletim = = k. A. Dt Dt DX Hissedilen sıcaklık, sıcaklık değeri ve neme bağlıdır. 62

63 . BİRAZ DÜŞÜNELİM. 92 o F, kaç o C dir g lık buz parçasının sıcaklığı 0 o C dir. Bu buz parçasını 0 o C de su haline getirmek için gerekli olan enerji kaç cal dir. (L su = 80 cal/g) 3. Isı alış veriş hızı, ısı iletim katsayısı ve maddenin kesit alanı ile doğru, sıcaklık değişimi ile ters orantılıdır. Buna göre ısı alışveriş hızı ile kesit alanı ilişkisini gösteren grafiği çiziniz? 4. Şekil 0.48: Ahşap ev Ahşaptan yapılmış bir evin bir yüzeyinin alanı 0 m 2 dir. Bu evin tahta kalınlığı ise 2 cm den yapılmış olup, bu yüzeydeki birim zamandaki geçen ısı miktarı 80 Watt olduğuna göre, evin iç ve dış sıcaklığının farkı kaç K dir (k tahta = 0,2 Wm.K )? 63

64 . ÜNİTE TEST SORULARI. Hava sıcaklığı 25 o C olduğu bir günde Fahrenhait ve Reomür termometreleri kaç dereceyi gösterir? 25 C Fahrenhait Reomür Fahrenheit( o F) Şekil 0.49: Termometreler Reomür ( R) A B C D Aşağıdaki tanımlardan hangisi yanlıştır? A. Katılar eriyerek sıvı hale geçerler. B. Gazlar yoğunlaşarak sıvı hale geçerler. C. Katılar depozisyon ile gaz hale geçerler. D. Sıvılar donarak katı hale geçerler o C deki 40 gram su ile 80 o C de 00 gram su karıştırıldığında karışım sıcaklığı kaç o K olur (c su = 4800 J/kg. o K)? 50 o C 90 o C +? 40 gr 00 gr Şekil 0.50 A. 34,3 B. 43,3 C. 54,3 D. 63,3 64

65 4. Isı enerjisi aktarımı iletim, ışıma ve konveksiyon ile olur. Hangisindeki örnek ve enerji aktarım yöntemi doğru verilmiştir? Olay Enerji yayılması A. Mumun çubuğu ısıtması Konveksiyon B. Sobanın odadaki havayı ısıtması Işıma C. Mumun havayı, havanın bizi ısıtması İletim D. Güneş ışınlarının Dünya ya gelmesi Işıma 5. Bir X maddesi ısı alarak sıcaklığı artmaktadır. Erime noktasına gelindiğinde ısı verilmeye devam edilirse, sıcaklık ısı grafiği hangisindeki gibi olur? A. B. C. D. Sıcaklık Sıcaklık Sıcaklık Sıcaklık ısı ısı ısı ısı 6. L K X M K 2 L M 3 Şekil 0.5 Eşit boy ve kalınlıktaki K,L ve M çubukları şekil 0.5 deki gibi birleştirilmişlerdir. Çubukların uçlarına balmumları yerleştirilmiş olup, çubuklar X noktasından özdeş şartlarda ısıtıldığında önce 2. sonra. ve en sona da 3. mum düşüyor. Bu duruma göre K, L ve M çubuklarının ısı iletkenlik katsayılarının sıralanışı hangisindeki gibi olur? A. k A >k C >k B B. k A > k B > k C C. k A =k B =k C D. k A <k C <k B 65

66 7. Aşağıdaki formaların hangisini giyen futbolcu, yazın daha rahat güneşli bir havada, bir maç oynar? A. B. C. D Madde Isı iletim katsayısı (Wm. K ) Bakır 385 Alüminyum 205 Cam 0,8 Tablo 0.3 Tablo 0.3 de bazı maddelerin ısı iletim katsayıları verilmiştir. Özdeş ısıtıcılarla ısıtılan şekil 0.52 deki kaplarda yapılan yemeklerin erken pişme sırası hangisinde doğru verilmiştir. Bakır Kap Aliminyum Kap Cam Kap ısı ısı ısı A. K > L > M B. K < L < M C. K = L = M D. M > K > L Şekil

67 9. Şekil 0.53 deki gibi bir buz parçası, içerisinde su dolu kaba bırakılıyor. Buz su Şekil 0.53 Buzun sıcaklığı 20 o C ve suyun sıcaklığı 40 o C olduğuna göre buz ve suyun sıcaklıklarının zaman göre grafiği hangisindeki gibi olur? A. Sıcaklık B. Sıcaklık buz su su Zaman buz Zaman C. Sıcaklık D. Sıcaklık su buz su buz Zaman Zaman 67

68 0. 3 o C 60 o C 3 gr 60 gr Şekil g ve 3 o C deki bir sıvı ile 60 gr ve 60 o C deki aynı sıvı birbiri ile karıştırılıyor. Bu durum ile ilgili aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? A. Karışım kütlesi 63 gramdır. B. Karışım sonucunda ısıl denge sağlanır. C. 3 gramlık sıvının aldığı ısı ile 60 gramlık sıvının verdiği ısı birbirinden farklıdır. D. Karışımın sıcaklığı 60 o C den biraz küçüktür.. 48 Joule kaç kalori eder? A. 000 B. 00 C. 0 D. 2. Özdeş ısıtıcılarla ısıtılan K ve L sıvılarının sıcaklık zaman grafiği verilmiştir. Sıcaklık 4T K L 3T T t Zaman Şekil

69 m K ve L sıvıların kütlelerinin oranı K = olduğuna göre, bu sıvıların öz ısılarının birbirine oranı olan K c m L 2 kaçtır? c L A. 3 B. 3 2 C. 2 3 D gramlık bir buz parçasının sıcaklığı 0 o C dir. Bu buz parçasını 0 o C de su haline getirmek için gerekli ısı miktarı kaç Joule dür (c buz =2090 J/kg. K, L erime = Joule/kg)? 0 o C buz 0 o C su Şekil A B. 335 C D. 209 Madde Erime Noktası ( o C) Kaynama Noktası ( o C) K 0 20 L M 50 5 Tablo 0.4 K, L ve M maddelerinin erime ve kaynama noktaları tablo 0.4 deki gibidir. Bu maddeler 0 o C de 80 o C ye kadar ısıtıldığında hangi maddeler kesinlikle hal değiştirmiştir? A. K, L, M B. K M C. M L D. K L 69

70 5. Bir ortamda basınç artırılmaktadır. Bu ortamda artırılan basınç aşağıdakilerden hangisini değiştirmez? A. Buharlaşma hızı B. Erime sıcaklığı C. Özısı D. Yoğunlaşma sıcaklığı 6. Pencere camı 0 cm olan bir evde dış sıcaklık ile iç sıcaklık arasındaki fark 0 o C dir. Pencere m x,50 m boyutlarında olduğuna göre birim zamanda geçen ısı kaç Watt olacaktır (k cam = 0,8 Wm. K )? Resim A. 200 B. 20 C. 00 D. 2 70

71 2. ÜNİTE KUVVET ve HAREKET Yaşantımızda o kadar çok alet ve makine vardır ki, bunlar fizik bilimine göre tanımlanabilmektedir. Örneğin bir dönem dolap. Dönme dolap düzgün çembersel hareket yapmaktadır. Akılınıza gelen başka düzgün çembersel hareketleri sayınız. Sabit süratle çembersel hareket yapan cismin ivmesi için ne söylenebilir? Çevremizde geri çağırıcı kuvvet ile ilgili hangi örnekler verilebilir?

72 KAZANIMLARIMIZ Bu üniteyi tamamladığımızda;. Düzgün çembersel hareketi örnekleyebilecek, 2. Düzgün çembersel harekette çizgisel ve açısal sürati açıklayabilecek, 3. Merkezcil ivmeyi çizgisel hız vektörünün yönündeki değişime bağlı olarak açıklayabilecek, 4. Düzgün çembersel harekette, kuvvet ile cismin kütlesi, sürati ve dönme yarıçapı arasındaki ilişkiyi keşfedebilecek, 5. Sönümlü ve sönümsüz basit harmonik hareketi açıklayabilecek, 6. Basit sarkacın periyodunun nelere bağlı olduğunu keşfedebilecek, 7. Esnek bir yayla, ucuna bağlı bir cisimden oluşan sistemde kuvvet ile yayın uzaması arasındaki ilişkiyi kavrayabilecek, 8. Esnek bir yayla, ucuna bağlı bir cisimden oluşan sistemde cismin herhangi bir andaki hızını, ivmesini ve periyodunu hesaplayabilecek, 9. Basit harmonik hareketle, düzgün çembersel ve basit sarkaç hareketi arasındaki ilişkiyi açıklayabileceksiniz. ANAHTAR KAVRAMLAR Çizgisel sürat Açısal sürat Merkezcil ivme Basit harmonik hareket Geri çağırıcı kuvvet 72

73 GİRİŞ Düzgün çembersel harekette, periyot ve frekans kavramlarını öğreneceğiz. Periyot ile frekans birbirine basit bir formül ile bağlıdır. Eskilerde kullanılan duvar saatindeki akrep ve yelkovanın ucu, düzgün çembersel hareket yapmakta, saatin altındaki saniye ise sürekli bir sağa, bir sola gidip gelmektedir. Saniyeleri gösteren düzenek ise basit bir sarkaçtır. Resim 02.0: Sarkaçlı duvar saati 2..ÇİZGİSEL SÜRAT Fizik biliminde sürat ile hızın farkı var mıdır? Cevabımız evet. Hareket ve kuvveti incelerken çok fazla kullandığımız hız ve sürat bu alanda temel kavramlardan biridir. Şekil 02.0: Tavşan mı kaplumbağa mı hızlıdır? Hız, bir hareketlinin birim zamanda yer değiştirmesine denir ve hız, vektörel bir büyüklüktür. Birimi km/h yada m/s dir. A B Şekil 02.02: A ve B şehirleri arasındaki araba A şehrinden B şehrine, şekil deki araba, 80 km/h hızla ilerlemektedir. 73

74 Sürat, hız vektörünün büyüklüğünü ifade etmektedir, ayrıca sürat skaler bir büyüklüktür. Arabanın sürati 70 km/h tir. Dünya mızın Güneş etrafında dönme hızının büyüklüğü sabittir. Dünya Güneş in etrafında Şekil 02.03: Arabanın Sürati yavaşlamadan ya da hızlanmadan dönmektedir. Dünya nın yapmış olduğu harekete Düzgün Çembersel Hareket denir. Şekil 02.04: Dünya nın Güneş etrafında dönmesi Dünya nın Güneş etrafındaki çembersel hareket yaptığı, çember şeklinde bir rota çizmesinden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle düzgün çembersel hareket adı alır. Şekil 02.05: Düzgün çembersel harekette çizgisel hız tur Düzgün çizgisel harekette, cismin anlık hızı daima cismin izlediği çembersel yörüngeye teğettir. Şekil 02.06: Düzgün çembersel harekette periyot 74

75 Düzgün çembersel harekette, cismin bir tam tur atması için geçen süreye periyot denir. T ile gösterilir. Düzgün çembersel harekette, cismin birim zamanda attığı tur sayısına da frekans denir. f ile gösterilir. Periyot ile frekans arasında; T = f şeklinde bir bağlantı vardır. Birim zamanı Şekil 02.07: Düzgün çembersel harekette frekans Büyüklüğün adı Periyot Frekans Sembolü T f Birimi Saniye (s) Tablo 02.02: Birim Tablosu ` j Hertz(Hz) Saniye s ÖRNEK : + + Şekil 02.08: Elektronun çekirdek etrafındaki hareketi Elektronlar, çekirdeğin etrafında çok hızlı hareket ederler. Elektronların yaptığı hareket düzgün çembersel harekettir. Şekil deki elektron çekirdeğin etrafındaki periyodu.0 4 saniye olduğuna göre bu elektronun frekansı kaçtır? 75

76 ÇÖZÜM: T = f yada f = T f =. 0 4 f =0 4 s f =0 4 s olur. Gezegen Periyot(s) Merkür 7, Venüs, Dünya 3, Mars 5, Jüpiter 3, Satürn 9, Uranüs 2, Neptün 5, Plüton 7, Tablo 02.0: Gezegenlerin Güneş etrafında dönmesi sonucu periyotları ÖRNEK 2: 00 saniyede 500 devir yapan bir elektrik motorunun frekansını bulunuz? Şekil 02.09: Elektrik motoru 76

77 ÇÖZÜM: olarak bulunur. Frekans, birim zamandaki devir sayısı olduğuna göre, f = f = 5 s ÖRNEK 3: Şekil 02.0: Tankın tekeri Bir tankın tekeri 30 dakikada 900 devir yaptığına göre, tekerleğin frekansını ve periyotunu bulunuz. bulunur. ÇÖZÜM: olduğuna göre, olur. 30 dakika = 800 saniye dir. f = f = 0,5 s T = f T = 05, T = 2 s Düzgün çizgisel harekette, cismin birim zamanda aldığı yola çizgisel hız denir. Çizgisel hızın büyüklüğüne ise çizgisel sürat denir ve v harfi ile gösterilir. Çizgisel sürat, cismin yörüngesine her zaman teğettir. Cisim yada hareketli bir tam tur döndüğünde periyotluk zaman geçer. Bu süre içerisinde cisim yada hareketli çemberin çevresi kadar yol alır. Matematik derslerinden bildiğimiz gibi çemberin yada dairenin çevresi, ÇEVRE = 2 r v Şekil 02.: Çizgisel harekette, çizgisel süratin anlık konumu 77

78 formülünü bildiğimize göre, birim zamandaki sürat, yani çizgisel sürat çevresinin periyoda bölümüyle bulunabilir. v = 2rr T Büyüklüğün adı Çizgisel sürat Yarıçap Periyot Sembolü v r T Birimi ÖRNEK 4: Metre Saniye m ` j s Metre (m) Saniye (s) Tablo 02.03: Birim tablosu 0 İp K Taş Şekil 02.2: Çembersel hareket Yarıçapı 2 metre olan ve düzgün çembersel hareket yapacak şekil 02.2 deki taş 0 noktasından döndürülüyor. Taş bir turu 4 saniyede atıyor. Birkaç turdan sonra cisim K noktasında iken ip kopuyor. Bu duruma göre; a) Taşın K noktasındaki çizgisel süratini bulunuz, b) İp koptuktan sonraki taşın izleyeceği yolu çiziniz ( = 3 alınacak)? ÇÖZÜM: a) v = 2rr T v = v= 3 ms / b) Çizgisel sürat, daima çembere dik olduğundan ok yönünde hareket edecektir. İp K Taş Şekil 02.3: Çembersel hareket 78

79 2. ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak doldurunuz. Skaler Çembersel Hertz Hız Periyot. Bir hareketlinin birim zamandaki yer değiştirmesine denir. 2. Sürat,. bir büyüklüktür. 3. Dünya, Güneş etrafında. hareket yapmaktadır. 4. Cismin bir daire etrafında bir tam tur atması için geçen süreye.. denir. 5. Frekans birimi. dir ve Hz ile gösterilir. 2. ETKİNLİKLER: DOĞRU YANLIŞ Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız. (.). Hız, vektörel bir büyüklüktür. (.) 2. Sürat, hız vektörünün büyüklüğünü ifade etmektedir. (.) 3. Cisimlerin, birim zamanda dairesel bir yörüngede attığı tur sayısına frekans denir. (.) 4. Periyot birimi s dir. (.) 5. Çizgisel sürat birimi metre/saniye dir. 79

80 2.2 AÇISAL SÜRAT Düzgün çembersel hareket yapan cisim yada hareketlinin birim zamanda taradığı açıya ise açısal sürat denir. w ile gösterilir. 0 Şekil 02.4: Açısal sürat. Birim zaman birimi saniye, taranılan açı radyan alınırsa, açısal sürat birimi rad/s olur. Cisim yada hareketli bir tam tur döndüğünde periyotluk zaman geçer. Ayrıca bir tam turda 2 = Bir tam açı dır. Birim zamanda taranan açı yani açısal sürati bulmak için, bir tam açıyı, periyotu bölünmesi gerekir. w = buradan çizgisel sürat ile açısal sürat arasındaki bağıntıyı rahatlıkla bulmak mümkündür. 2r T v= wr. w = v r ÖRNEK 5: L M K N Şekil 02.5: Çembersel harekette bir hareketli 80

81 Bir cisim yarıçapı m olan çembersel bir yörüngede hareket etmektedir. Şekil 02.5 deki cisim K noktasından L noktasına 3 saniyede geldiğine göre; a) Cismin periyodunu ve frekansını, b) Çizgisel sürati ve açısal sürati bulunuz ( = 3 rad)? ÇÖZÜM: a) Cisim K noktasından L noktasına 3 saniyede geldiğinde iken çemberin dörtte birini yol almıştır yani çeyrek yol almıştır. Cisim bir tam turunu, 2 L 2 M K 2 2 N Şekil 02.6: Çembersel harekette bir hareketli 3.4 = 2 saniyede alacaktır. Periyot yani bir tam turdaki geçen süre, T = 2 saniye dir. Frekans, f = T olduğuna göre, f = 8 f = 0,25 s olarak bulunur. b) Çizgisel sürat, v = 2 R T v = v = 0,5 m/s olarak bulunur. Açısal sürat ise, 8

82 olur. w = r v 05, w = w = 0,5 m/s Çizgisel sürat ile açısal süratin eşit olmasının nedeni yarıçapın metre olmasıdır. Yarıçapın den farklı olduğu durumlarda çizgisel sürat ve açısal sürat eşit olamaz. 2.2 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak doldurunuz. Periyot 2. Cisimler, dairesel harekette bir tam tur döndüğünde kadar açı tararlar. 2. Açısal sürat, bir tam açının a bölümüyle bulunur. 2.2 ETKİNLİKLER: DOĞRU YANLIŞ Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız. (.). Dairesel harekette, bir tam tur için iki tam açı kadar yol kat edilir. (.) 2. Açısal sürat formülü w = v dir. r 82

83 2.3. MERKEZCİL İVME Cisimler düzgün çembersel hareket yaparken, belirli bir ivme ile de hareket edebilir. Çembersel hareket yapan cismin yada hareketlinin birim zamandaki sürat değişimine merkezcil ivme denir. Merkezcil ivmenin yönü daima merkeze doğrudur. Merkezcil ivme, çizgisel hız vektörünün yönündeki değişime bağlıdır. Merkezcil ivme a ile gösterilir. 0 Şekil 02.7: Çembersel harekette merkezcil ivme Birim zaman saniye, yol metre olarak alınırsa merkezcil ivmenin birimi m/s 2 olur. a = v 2 r yada, a = 2 v T olarak hesap edilir. Büyüklüğün adı Merkezcil ivme Çizgisel sürat Yarıçay Sembolü a v r Birimi Metre m Metre m Metre(m) 2 ` 2 j ` j Saniye s Saniye s Tablo 02.04: Birim Tablosu ÖRNEK 6: A Şekil 02.8: Dönme dolap 83

84 Şekil 02.8 deki dönme dolabın yarıçapı 2 metredir. Dönme dolabın A noktasındaki aile, bilet görevlisine biletlerini verdikten sonra 3 tam tur için dönme dolaba biniyor. 3 tam tur 6 dakika sürdüğüne göre; a) Ailenin bindiği oturağın periyotu, b) Oturağın hızını, c) Dönme dolabın ivmesini bulunuz ( = 3 alınacak)? ÇÖZÜM: Şekil 02.9: Dönme dolabın turu a) 3 tam tur 6 dakika sürerse tam tur x x = 6. 3 x = 2 dakika Yani tam tur 2 dakika sürmektedir. 2 dakika= 2x60=20 saniye olur. Periyot, T = 20 saniyedir. b) Çizgisel hız, v = 2rr T v = v = 0,6 m/s olur. c) Merkezcil ivme, a = v 2 r ^06, h 2 a = 2 84

85 0, 36 a = 2 a = 0,03 m/s 2 olur. Dairesel harekette tüm cisimleri merkeze doğru çeken bir kuvvet vardır. Örneğin yatay bir düzlemde, ipin ucuna bağlanılan bir cisim dönerken dairesel bir yörünge çizer. Bu ipe bağlı cisim dairesel yörüngede hareket ettiğinde çembersel hareket yapar. 0 İp Cisim Şekil 02.20: Çembersel hareket Cisim bu hareketi yaparken ipte bir gerilme oluşur. İşte bu gerilme kuvvetine merkezcil kuvvet denir. Merkezcik kuvvete farklı bir örnekte viraj alan bir arabayı örnek verebiliriz. Viraj alan arabada merkezcil kuvvet, sürtünme kuvvetidir. Şekil 02.2: Çembersel hareket Kısacası merkezcil kuvvet, cisme etki eden kuvvetlerin merkeze doğru olan bileşenlerin toplamına denir. Merkezcil kuvvet F ile gösterilir. Çembersel hareket yapan bir cismin kütlesinin küçük yada büyük olması merkezcil kuvvet ile doğru orantılıdır. v v v 0 r m 0 r 2m 0 r 3m Şekil 02.22: Merkezcil kuvvetin, kütle ile ilişkisi. Şekil de görüldüğü gibi özdeş düzeneklerdeki tek farklılık, cisimlerin kütleleridir. r yarıçaplı, v sürati ile hareket eden m kütlesinin, merkezcil kuvveti F 85

86 r yarıçaplı, v sürati ile hareket eden 2m kütlesinin, merkezcil kuvveti F 2 ise, r yarıçaplı, v sürati ile hareket eden 3m kütlesinin, merkezcil kuvveti F 3 F 3 > F 2 > F olacaktır. Yani merkezcil kuvvet, cismin kütlesi ile doğru orantılıdır. v v v 0 r m 0 2r m 0 3r m Şekil 02.23: Merkezcil kuvvetin, yörüngenin yarıçapı ile ilişkisi. Şekilde de görüldüğü gibi özdeş düzeneklerde tek farklılık, cisimlerin yörüngelerinin yarıçaplarıdır. r yarıçaplı, v sürati ile hareket eden m kütlesinin, merkezcil kuvveti F 2r yarıçaplı, v sürati ile hareket eden m kütlesinin, merkezcil kuvveti F 2 3r yarıçaplı, v sürati ile hareket eden m kütlesinin, merkezcil kuvveti F 3 ise, F > F 2 > F 3 olacaktır. Yani merkezcil kuvvet, yörüngenin yarıçapı ile ters orantılıdır. v 2v 3v 0 r m 0 r m 0 r m Şekil 02.24: Merkezcil kuvvetin, cismin çizgisel sürati ile ilişkisi. Şekil de görüldüğü gibi, özdeş düzeneklerdeki tek farklılık, cisimlerin çizgisel süratleridir. 86

87 r yarıçaplı, v sürati ile hareket eden m kütlesinin, merkezcil kuvveti F r yarıçaplı, 2v sürati ile hareket eden m kütlesinin, merkezcil kuvveti F 2 r yarıçaplı, 3v sürati ile hareket eden m kütlesinin, merkezcil kuvveti F 3 olduğuna göre, merkezcil kuvvetler arasındaki ilişki, olur. F 3 > F 2 > F Bu durumların üçü de göz önüne alınırsa, düzgün çembersel hareket yapan bir cismin merkezcil kuvveti. Cismin kütlesi ile doğru orantılıdır. 2. Yörüngenin yarıçapı ile ters orantılıdır. 3. Cismin süratinin karesi ile doğru orantılıdır. Merkezcil kuvvet bazı durumlarda sürtünme kuvveti, bazı durumlarda kütle çekim kuvveti, bazı durumlarda gerilme kuvvetidir. (a) Sürtünme Kuvveti (b) Kütle Çekim Kuvveti (c) Gerilme Kuvveti Sonuç olarak, merkezcil kuvvet, şeklindedir. Büyüklüğün adı v 2 F = m r Merkezcil ivme Şekil 02.25: Merkezcil kuvvetin durumları Kütle Çizgisel sürat Yarıçap Sembolü F m v r Birimi Newton (N) Kilogram (kg) Tablo 02.05: Birim Tablosu metre saniye m ` j s Metre (m) 87

88 ÖRNEK 7: 0 r = 2 m. m = 2 kg Şekil 02.26: 2 kg lık cismin yörüngesi. 2 metre uzunluğundaki ipin ucuna bağlanan 2 kg kütleli bir cisim, şekildeki gibi yatay düzlemde dönmektedir. Cisim 20 saniyede 00 devir yaptığına göre, cisme etkiyen kuvvet kaç Newton dur ( = 3 alınacak)? ÇÖZÜM: Merkezcil kuvveti bulabilmek için önce çizgisel sürati bulmalıyız. v = 2.f Frekansı bulabilmek için saniyedeki devir sayısını bulmalıyız. f = f = 5 s olarak bulunur. O halde çizgisel sürat, v = 2. f v = v = 30 m/s dir. Merkezcil kuvveti şimdi bulmak zor olmaz, F = m v 2 r ^30h 2 F = 2. 2 F = 900 Newton olur. 88

89 ÖRNEK 8: m kütleli bir cisim 2r yarıçaplı bir çembersel yörüngede düzgün çembersel hareket etmektedir. Bu cismin çizgisel sürati v dir. Bu cismin kütlesi 2 katına çıkartılıp, yarıçap yarıya indirilirse ilk merkezcil kuvvete oranı kaçtır? ÇÖZÜM: 0 2r m Şekil 02.27: m kütleli cisim, 2r yarıçaplı F = m. v 2 r F = m. 2 v 2 r 0 r 2 m Şekil 02.28: 2m kütleli, r yarıçaplı olur. F = m. v 2 r F ve F 2 kuvvetlerini taraf tarafa oranlarsak; 2 F m. v = 2 r 2 F2 2m. v r F 2 = 2m. v r 2 89

90 olur. F F F F F F = m. v. r 2 r 2mv. = 22. = 4 2 Çembersel yörüngede hareket eden cisimlere merkezcil kuvvet etki eder, merkez kaç kuvveti denilen kuvvet söz konusu değildir. Merkezcil kuvvetin, çizgisel sürate bağlı formülü, F = m. v 2 r dir. Merkezcil kuvvetin açısal sürate bağlı formülü ise, şeklinde olur. ÖRNEK 9: v = w. r yerine konulursa, 2 F = m. v r ^wr. h F = m. r 2 2 F = m. w. r r 2 F= mw.. r 2 Güneş x Y Şekil Kütleleri eşit, Güneşe uzaklıkları R ve 8R olan gezegenlerin merkezci kuvvetlerinin oranı, 90

91 F x = Fy 2 olduğuna göre, bu gezegenlerin açısal süratleri arasındaki ilişkiyi bulunuz? ÇÖZÜM: Güneş R x 8R Y Şekil F x = Fy 2 X gezegenin merkezcil kuvveti y gezegenin merkezcil kuvveti Kütleler eşit olduğuna gore m x =m y dir. Merkezcil kuvvetleri taraf tarafa oranlarsak, F F x y F F x y = 2 mx. wx. rx = 2 my. wy. ry 2 m. wx =. R 2 m. wy. 8R 2 wx = 2 wy. 8 = w w w w 2 x 2 y 2 x 2 y her iki tarafın karekökünü alırsak, wx 2 = wy olur. F x = m x. w x 2. r x F y = m y. w y 2. r y 9

92 ÖRNEK 0: 2 m m = 0, kg. Şekil metre uzunluğundaki ipin ucuna 0, kg lık bir taş bağlayan çocuk, düşey doğrultuda 5 saniyede 0 devir yaptırarak döndürüyor. Bu duruma göre ipteki gerilme kuvvetinin büyüklüğü en çok kaç Newton olur ( =3 alınacak, g=0 m/s 2 alınacak)? ÇÖZÜM: Düşey doğrultuda taş, düzgün çembersel hareket yapmaktadır. Gerilme kuvvetinin en düşük olduğu durum; mg T Şekil Gerilme kuvveti ile cismin ağırlığının aynı yönde olduğu durumdur. Gerilme kuvvetinin en büyük olduğu durum; 92

93 T mg Şekil Gerilme kuvveti ile cismin ağırlığının ters yönde olduğu durumdur. Toplam kuvvet F alınırsa; F = T mg F = T + mg olacaktır. Cismin frekansı, 5 saniyede 0 devire göre; f = 0 5 f = 2 s bulunur. w = 2 f w = w = 2 m/s olur. Bu duruma göre merkezcil kuvvet, F = m. (w) 2. r F = 0,. (2) 2. 2 F = 0,2. 44 F = 28,8 N bulunur. Ağırlık ise, G = m. g G = 0,. 0 G = N olur. Sonuç olarak gerilme kuvvetinin en yüksek durumu, 93

94 T = F + mg formülü ile bulunur. Bulduklarımızı yerine yazarsak, T = 28,8+ T = 29,8 N olur. 2.3 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak doldurunuz. Kuvvet Doğru Karesi Merkezcil. Çembersel hareket yapan hareketlinin birim zamandaki sürat değişimine.. ivme denir. 2. Çembersel harekette, cisimleri merkeze doğru çeken bir vardır. 3. Çembersel hareket yapan bir cismin kütlesi ile merkezcil kuvvet orantılıdır. 4. Çembersel harekette, merkezcil kuvvet, cismin kütlesi, yörüngenin yarıçapı, cismin süratinin.. ile orantılıdır. 2.3 ETKİNLİKLER: DOĞRU YANLIŞ Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız. (.). Merkezcil ivmenin yönü daima merkeze doğrudur. (.) 2. Merkezcil ivme, çizgisel hız vektörünün yönündeki değişimine bağlıdır. (.) 3. Viraj alan bir araba, merkezcil kuvvete örnek olarak verilebilir. (.) 4. Bir cisim çembersel hareket yaparsa, cismin kütlesi, merkezcil kuvvet ile ters orantılıdır. (.) 5. Merkezcil kuvvet F = r v 2 ile formülüze edilir. 94

95 2.4 BASİT HARMONİK HAREKET Hipnoz olayını hepimiz biliriz. Hipnoz olayında saat yada maskot bir zincire yada ipe bağlanmıştır. Bu saat yada maskot periyodik olarak hareket ederken, göz ve algılar hipnoz yapan kimsenin elindeki periyodik olarak hareket eden cisme teslim olur. Bu esnada hipnoterapist kişiyi uyutur. Resim 02.02: Hipnoz edilen kimse Bir cismin iki nokta arasında eş zamanlı yani periyodik olarak ve değişen ivmeli olarak yaptığı titreşim (devir) hareketine Basit Harmonik Hareket denir. Şekil 02.34: Salınım hareketi Şekil deki bir ipin ucundaki cismin bir yörüngede gidip gelme hareketi Basit Harmonik Harekettir. Bir yayın ucuna bağlanmış bir cismin, aşağı yukarı hareket etmesi Basit Harmonik Harekettir. Şekil 02.35: Titreşim Hareketi. 95

96 Şekil da düzgün çembersel hareket yapan cisim, Basit Harmonik m Hareket tir. Basit harmonik hareketi iki farklı şekilde inceleyebiliriz.. Sönümsüz basit harmonik hareket 2. Sönümlü basit harmonik hareket Bir gitarın teline vurulduğunda, gitar teli titreşim hareketi yapar. Sürtünme etkisi olmasaydı, gitar teli sürekli hareket edecek 0 r en basit titreşim hareketi olan sönümsüz Şekil Çembersel hareket. basit harmonik hareket yapardı. Sürtünme etkisi gitar telinin sönümlü basit harmonik hareket yapmasına ve denge konumuna geri dönmesi sağlanır. Sönümlü ve sönümsüz basit harmonik hareketleri arasındaki fark sürtünme kuvvetinden kaynaklanmaktadır. Şekil Gitar telinde harmonik hareket Bir yayın bir ucunu sabit bir yere, diğer ucuna bir cisim bağladığımızda, cisim, denge konumu civarında yaptığı yukarı aşağı hareket titreşim hareketidir. Yayın ucundaki cisim yukarı aşağı hareket ederken, sürtünme olmasaydı sönümsüz basit harmonik hareket yapardı. Ancak sürtünmenin etkisiyle sönümlü basit harmonik hareket yapar. Şekil Yayda sönümlü ve sönümsüz harmonik hareket. 96

97 Güneş Şekil 02.39: Güneş sistemi sönümsüz basit harmonik hareket Dünya ve diğer gezegenler, Güneş in etrafında dönerken sadece sönümsüz basit harmonik hareket yaparlar. Sürtünme olsaydı, Güneş sistemi hareketini tamamlamış olur muydu? Ya da ne zaman tamamlanırdı? 2.4. Basit Sarkaç 0 Şekil da 0 noktasından asılan L uzunluğundaki iple asılmış küçük bir cisimden oluşan sisteme basit sarkaç denir. L K Şekil 02.40: Basit sarkaç L L 0 L K F N mg Şekil 02.4: Basit sarkaç ve basit harmonik terimleri Cisim K noktasında denge konumundadır. Bu cisim açısı yapacak kadar L noktasına getirilerek bırakıldığında, LL noktasında yaptığı hareket basit harmonik harekettir. Şekil 02.4 deki basit sarkaçta K, denge konumu, bileşke kuvvetin sıfır olduğu durum, N, ipin gerilmesini sağ layan kuvvet, 97

98 F, cismi yörüngede hareket ettiren geri çağırıcı kuvvet, Uzanım, cismin herhangi bir anda, denge konumuna olan uzaklığa, Genlik, uzanım maksimum değerine, Hız, sarkacın birim zaman aldığı yol, İvme, birim zamandaki hız değişimidir. Periyot cismin yörüngesi üzerindeki bir noktadan aynı yöne doğru olarak ard arda iki defa geçişi arasındaki geçen süreye denir. Frekans, cismin birim zamanda yaptığı tam gidip gelme sayısıdır. 0 l l L x L K F N Şekil Basit sarkaç mg Taralı üçgende, cismin hareket doğrultusundaki teğet olan F kuvveti Sin değerinden bulunabilir. Sina = Karşı Dik Kenar Hipotenüs Sina = x l Yani Sina = F mg F = mg. l x 98

99 Sina = F mg F = mg. l x olarak bulunur. Burada, F = m. v 2. x kuvvet değeri yerine yazılırsa, mv 2. x = m. g x l olur. w = 2r r yerine koyulduğunda, m. 2 r ` j 2. x = m. g. x T l m. 4 2 r `. x = m. g. x T 2 j l 2 2 T = 4r. l g her iki tarafın kara kökü alınırsa, T = 2r l g olur. Basit sarkacın periyodu, I. Yerçekimi kuvvetine, II. Sarkacın uzunluğuna bağlıdır. Büyüklüğün adı Periyot İpin boyutu Yerçekimi İvmesi Sembolü T l g Birimi Saniye (s) Metre (m) Metre/Saniye 2 (m/s 2 ) Tablo 02.06: Birim Tablosu 99

100 0 olarak bulunur. mg.sin mg.cos mg Şekil 02.43: Basit sarkaçta hareketi sağlayan net kuvvet. Şekil deki basit sarkaçtaki cismin ağırlığı, G = m. g dir. Cismin ağırlığının yatay ve düşey bileşenleri ise, F y = m. g. Sin ve F d = mg. Cos olacaktır. Hareketi sağlayan net kuvvet, cismin ağırlığının hareket doğrultusundaki bileşenine eşittir. O halde, F = m. g. Sin ÖRNEK : Şekil deki basit sarkaçta, 3kg lık cisim bir iple tavana asılmıştı. Bu cismin 30 0 lik açı ile ok yönünde çekilerek, basit harmonik hareket yaptırabilmesi için gerekli kuvvet kaç N dur (Sin30 = 0,5, g = 0 m/s 2 alınacaktır)? ÇÖZÜM: F = m. g. Sin F = Sin30 F = 30, 0,5 F = 5 N olarak bulunur. ÖRNEK 2: 0 cm 0 cm boyutundaki şekildeki sarkacın, a) Periyodunu (iki nokta arasındaki gidip gelme süresi), b) Frekansını (saniyedeki salınım sayısını) bulunuz ( = 3, g = 0m/s 2 alınacaktır)? ÇÖZÜM: mg = 3 kg. F Şekil Basit sarkaç Şekil Basit sarkaç 00 a) T = 2r l g T = , 0 T = 6 0, 0 T = 6. 0, T = 0,6 saniyedir.

101 b) f = T f = 06, f = 0, 6 s olarak bulunur. Periyodu 2 saniye olan sarkaca, saniyeleri vuran sarkaç denir. ÖRNEK 3: Yeryüzünde periyodu 2 olan şekil daki basit sarkacın boyu dir. Aynı sarkacın çekim kuvvetinin 4 g olduğu bir gezegende periyodu ne olur? (g = 0 m/s 2, = 3 alınacaktır)? ÇÖZÜM: Yeryüzünde T = 2r l g T = 4r 2 2 l = g 2 T r 4 2 l g Şekil 02.46: Basit sarkaç 2 l = g. T 4 2 r verilenler yerine konulursa, ^ l 0. 2 rh = 2 4r l = 0 m 2 olur. Gezegende T = 2r l, g g gezegendeki yerçekimi olarak düşünülürse, 0

102 g = 4 g g = 4 g g = 4. 0 g = 40 m/s 2 olur. O halde, T = 2r l, g T = T = 6 4 T = 6 0, 25 T = 605., T = 3 m olur. Basit harmonik hareketle hız büyüklüğü, v = r2 x2 dir. Dolayısıyla hızın uzanıma bağlı olduğu görülür. Hız uzanıma bağlı olduğundan değişkendir. Sonuç olarak basit harmonik hareket yapan cisimlerin hızı sabit değildir Yaylar ve Uzama Kısalma Esnek bir yayın ucuna bir cisim asılırsa yay uzar. Uzatma miktarı asılan cismin ağırlığı ile doğru orantılıdır. X F X2 F 2 G = mg G 2 = mg Şekil Esnek bir yayın uzaması 02

103 G (Kuvvet) G 2 Cismin ağırlığının uzama miktarına göre değişim grafiği, şeklindedir. Ağırlık uzama miktarı grafiğindeki doğrunun eğimi, G x x 2 x (Uzama) tan = sabit = G x dir. Eğim, yayın esneklik katsayısı yada yay sabitine eşittir. Yay sabiti k ile gösterilir. Yani; k = G x Şekil Ağırlık uzama miktarı grafiği G = kx dir. Yay tarafından, yayı sıkıştırmak veya uzatmak için uygulanan kuvvete eşit ve zıt yönlü bir kuvvet vardır (F ve F 2 kuvveti). Bu kuvvete geri çağırıcı kuvvet denir. F yay = k.x dir. Hook Yasası bu ifadede ( ) işareti uzama veya sıkışma ile kuvvetin zıt yönlü olduğunu gösterir. Büyüklüğün adı Kuvvet Uzama sıkışma Yay sabiti Sembolü F x k Birimi Newton (N) Metre (m) Newton/metre (N/m) Tablo 02.07: Birim Tablosu ÖRNEK 4: Şekil daki yaya 20 N luk bir F kuvveti ile çekildiğinde 40 cm uzadığına göre, yayın uzama katsayısı kaç N/m dir. ÇÖZÜM: x = 40 cm x = 0,4 m F = k.x 20 = k. 0,4 k = 20 04, k = 50 N/m (a) F (b) Şekil 02.49: Uzama 03

104 x Kuvvet F x Uzama olur. Harmonik hareketi sağlayan kuvvet, yayın uzamasına neden olur. Kuvvet ile yayın uzaması arasındaki grafik, şekil 02.50'deki gibi olacaktır. Sadece tek bir yaydan oluşan bir yay sistemi olmayabilir. Bileşik yay sistemi dediğiniz, birden fazla yaydan oluşan sistemler, üç farklı şekilde bağlanabilir. F F Şekil Kuvvet uzama grafiği Bunlar; I. Seri bağlama II. Paralel bağlama III. Karışık (komplex) bağlamadır. I. Yayların Seri Bağlanması Yayları birbirine seri bağladığımızda, yaylardaki toplam uzama, yayların uzamaların toplamına eşittir. ise, toplam uzama, k yayının uzaması x, k 2 yayının uzaması x 2, x = x + x 2 olur. Yayların ikisine de aynı kuvvet etki edecektir. den, F = k. x x = k F k k 2 mg Şekil 02.5 Yayların seri bağlanması. değeri, x = x + x 2 eşitliğinde yerine yazılırsa, 04

105 F = F + k F k ksistem 2 olur. Sistemin yay sabiti (k sistem ) = + ksistem k k2 elde edilir. Eğer özdeş yaylar kullanılırsa yani k =k 2 =k olursa, = + ksistem k k2 = 2 ksistem k k k sistem = 2 olur. ÖRNEK 5: Yay sabitleri 30 N/m ve 20 N/m olan eşit boydaki iki yayın ucuna 2 g. lık bir cisim asılıyor. Yayları seri olarak birbirine bağladığımızda sistemin yay sabitini bulunuz? ÇÖZÜM: = + ksistem k k2 = + ksistem = ksistem = 5 ksistem 60 k 60 sistem = 5 ksistem = 2 Nm / olarak bulunur. II. Yayların Paralel Bağlanması Yayları birbirine paralel bağladığımızda, sisteme etki eden kuvvet yayların her birine etki eden kuvvetlerin toplamına eşittir. Bu duruma göre; F sistem = F + F 2 olur. Yaylardaki uzama aynı olacağından, m = 2 g 30 N/m 20 N/m Şekil 02.52: Seri bağlandığında sistemin yay sabiti 05

106 k sistem x = k.x + k 2.x elde edilir. Uzama miktarı sadeleştirilirse k sistem = k +k 2 olur. Eğer özdeş yaylar kullanılırsa yani k =k 2 =k olursa, olur. k sistem = 2k k k 2 mg Şekil Yayların paralel bağlanması ÖRNEK 6: Yay sabitleri 0 N/m ve 30 N/m olan eşit boydaki iki yayın ucuna 40 gr lık bir cisim asılıyor. Yayları paralel olarak birbirine bağladığımızda sistemin yay sabitini bulunuz? ÇÖZÜM: Yayları paralel bağladığımızda sistemin yay sabiti k sistem = k +k 2 k sistem = 0+30 olarak bulunur. k sistem = 40 N/m m Şekil III. Yayların Karışık Bağlanması Yayların hem seri hem de paralel olarak bağlanmasına karışık bağlama denir. Bu durumda sisteme göre seri ve paralel bağlanmış yayları çözümleyerek sistemin yay sabiti bulunur. 06

107 mg mg Şekil 02.55: Yayların karışık bağlanmasına örnekler ÖRNEK 7: 30 N/m 30 N/m 30 N/m 0 N/m m Şekil Yayların karışık bağlaması Şekil daki sisteme eş değer yay sabitini bulunuz? ÇÖZÜM: Şekil daki sistemin yay sabitini bulmak için öncelikle 30 N/m luk paralel bağlanmış üç yaya eşit olan yay sabitini bulmak gerekir. 07

108 30 N/m 30 N/m 30 N/m Paralel Bağlı Yaylar 0 N/m Şekil tane paralel bağlı yayın, yay sabitini olacaktır. k sistem = k + k 2 + k 3 k sistem = k sistem = 90 N/m m olarak bulunur. Son duruma göre sistem, Şekil de de görüldüğü gibi 90 N/m ve 0 N/m yay sabitli yaylar birbirine seri olarak bağlanmıştır. O halde sistemin yay sabiti, 90 N/m = + ksistem k k2 = + ksistem 90 0 = N/m ksistem = 0 ksistem 90 = ksistem 9 m ksistem = 9 Nm / olur. Sistemin yay sabiti 9 N/m olduğuna göre, son durum, Şekil

109 9 N/m m Şekil Yayın son durumu olur. Sonuç olarak yayın ilk durumunun eş değeri, 30 N/m 30 N/m 30 N/m 9 N/m 0 N/m m m Şekil Eşdeğer yay şekil daki gibi olur. 09

110 2.4 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak doldurunuz. Doğru Vuran Yerçekimi Sönümsüz Harmonik. Bir cismin iki nokta arasındaki eş zamanlı yani periyodik olarak ve değişen ivmeli olarak yaptığı devir hareketine, Basit Hareket denir. 2. Basit harmonik hareket, sönümlü ve. olmak üzere iki çeşittir. 3. Basit sarkacın periyodu,.. kuvvetine ve sarkacın uzunluğuna bağlıdır. 4. Periyodu 2 saniye olan sarkaca, saniyeleri.. sarkaç denir. 5. Cismin ağırlığı, uzama miktarı arasında orantı vardır. 2.4 ETKİNLİKLER: DOĞRU YANLIŞ Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız. (.). Hipnoterapistin, elindeki saati periyodik olarak hareket ettirmesi basit harmonik harekete örnektir. (.) 2. Dünya nın Güneş etrafındaki dönüşü, sönümsüz basit harmonik harekete örnek olarak verilebilir. (.) 3. Denge konumunda bileşke kuvvet maksimum olur. (.) 4. Basit harmonik hareket sağlayan yaylar, seri, paralel bağlama olmak üzere iki çeşittir. (.) 5. Yay sabiti birimi Newton/metre dir. 0

111 2.5 GERİ ÇAĞIRICI KUVVET Çocukların oyuncakları arasında yoyo denilen bir oyuncak vardır. Bu oyuncak ipe sarılmış bir cismi aşağı doğru bırakılıp, yeniden yukarı doğru çekilir ve dönen inen yoyo oyuncağı, dönerek ve ipi sararak yukarı çekilmiş olur. Yoyoyu bıraktığımızda, elimizi yukarı doğru biraz çektiğimizde yoyoyu geri çağırmış oluruz. Şekil 02.6: Yoyo oyuncağı G Şekil 02.62: Bir yaya asılan m kütleli cisim Şekil deki sistem, basit harmonik hareket yapar. Cismin denge konumundadır. Hareketin denge konumundan itibaren en büyük yer değiştirmesine genlik denir. Denge Konumu Genlik Uzama Konumu Şekil 02.63: Basit Harmonik Harekette denge konumu ve genlik

112 Sistemdeki yay uzaması ve kısalması sonucunda basit harmonik hareket yapacağından, büyük uzamada ve en büyük kısalmada cismin hızı sıfır olur. Denge Konumu En Büyük Kısalma Hız 0 olur. En Büyük Uzama Hız 0 olur. Şekil Basit Harmonik Harekette hızın sıfır olduğu durum Sistemde, cisim basit harmonik hareket yaparken en büyük uzama ve en büyük kırılma gerçekleşirken, cisim denge konumuna geldiğinde hız en büyük olur. Denge Konumu En Büyük Kısalma En Büyük Uzama Dende Hız En Büyük Olur. Şekil Uzama Geri çağırıcı kuvvet, hızın sıfır olduğu noktalarda en büyük olur. Hızın sıfır olduğu noktalar, uzamanın ve kısalmanın en büyük olduğu noktadır. Sonuç olarak; 2

113 Geri çağırıcı kuvvet, uzamanın en büyük, kısalmanın en büyük olduğu noktalarda en yüksektir. Denge konumunda ise sıfır olur. FİZİK 7 Denge Konumu En Büyük Kısalma Şekil Yaylarda en büyük uzama ve kısalma F = 0 F max v max v = 0 Tablo 02.08: Geri Çağırıcı Kuvvet En Büyük Uzama Basit Harmonik harekette hız zaman grafiği Hız V m T/2 T/4 3T/4 T Zaman V m Şekil Hız zaman grafiği şeklinde olur. 3

114 Sürtünmesiz ortamda yay sarkacı sonsuza kadar devam eder. m kütleli cisme etkiyen geri çağırıcı kuvvet (Hook Yasası), F = kx F = mw 2. x Bu iki kuvveti birbirine eşitlersek, kx = mw 2. x k = m. w 2 olur. w = 2r değerini yerine koyarsak, T 2 k = m. 2r ` j T 2 k = m. 4r T 2 olur. Buradan periyodu çekecek olursak, 2 2 T = m. 4r k her iki tarafın karekökü alınırsa, T = 2r m k olur. 0 N/m ÖRNEK 8: Şekil deki sisteme 4 gr lık cisim bağlanmıştır. a. Yay sabitini, 0 N/m b. Yayın uzama miktarını, c. Yayın periyodunu, bulunuz (g = 0 m/s 2, = 3 alınacak)? 0 N/m 0 N/m m Şekil 02.68: Karışık bağlama 4

115 ÇÖZÜM: 0 N/m Üst Kol 0 N/m 0 N/m 0 N/m Alt Kol m Şekil a) Üst koldaki seri bağlı iki yayın eşdeğeri = + k k k2 = + k 0 0 = 2 k 0 = k 5 k= 5 Nm / olur. Alt koldaki iki tane seri bağlı yayın eşdeğeri, k = k + k 2 k = k = 20 N/m 5

116 Son durum, Bu iki yayda birbirine seri bağlandığına göre = + k k k2 = + k 5 20 = 4 + k = 5 k 20 = k 4 k= 4 Nm / 5 N/n 20 N/n m Şekil 2.70: Yayın son durumu olur. Yay sabiti 4 N/m olarak bulunur. b) Yayın uzama miktarı, F = m. g kx = m. g m. g x = k olacaktır. m = 4 gr olduğuna göre, kg cinsinden m = 0,04 kg olur. Bilinenleri yerine yazacak olursak; 0, x = 4 x = 0, m uzama gerçekleşir. c) Periyot T = 2. r m k 0, 04 T = T = 6. 0, 0 T = 6. 0, T = 06, olur. 6

117 2.5 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak doldurunuz. Yüksek Hook Kısalma. Geri çağırıcı kuvvete örnek olarak bir yayın uzamasına karşılık,.. örnek verilebilir. 2. Bir yayın uzama ve kısalmanın en büyük olduğu noktada geri çağırıcı kuvvet en.. tir. 3. Yaylardaki geri çağırıcı kuvvet, F = k.x bağıntısı Yasası olarak bilinir. 2.5 ETKİNLİKLER: DOĞRU YANLIŞ Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız. (.). Bir yay hareketinde, yay denge konumunda iken hız sıfırdır. (.) 2. Bir yay hareketinde, en büyük kısalmanın olduğu durumda hız maksimumdur. (.) 3. Bir yay hareketinde, hız sıfır iken, kuvvet maksimumdur. (.) 4. Bir yay hareketinde, kuvvet sıfır iken hız maksimumdur. 7

118 NELER ÖĞRENDİK Dünya mızın ve gezegenlerin Güneş etrafında dönmesini, bir ipe bağladığımız küçük topu çevirdiğimizde, fiziksel olarak açıklamasında Düzgün Çembersel Hareketi kullanırız. Düzgün çembersel hareket, çember şeklinde yörüngesi olan cisimlerin hareketidir. Cisimlerin yörüngesi çember yada çemberin herhangi bir parçası şeklinde yörüngeye sahip ise bu harekete çembersel hareket denir. Çembersel hareketten bazıları; Dünya nın Güneş etrafında dönmesi, Elektronların çekirdek etrafında dönmesi, İpe bağlı taşın çevrilmesi ile oluşan hareket, dir. Düzgün çembersel harekette periyot ve frekans kavramları iyi algılanması gerekir. Düzgün çembersel harekette, cismin bir tam tur atması için geçen süreye periyot denir. T ile gösterilir. Düzgün çembersel harekette, cismin birim zamanda attığı tur sayısına frekans denir. f ile gösterilir. T = f Cisimler hareket ederken, belirli bir hıza sahiptir. Düzgün çembersel harekette bu hız çizgise sürattir. Çizgisel sürat, v = 2rr T formülü ile hesaplanır. Çizgisel sürat, yörüngeye her zaman teğettir. Açısal sürat ise w harfi ile gösterilir. w = 2r yada w = v T r dir. Çembersel harekette birim zamandaki sürat değişimine merkezcil ivme denir. Merkezcil ivme a ile gösterilir. a = v 2 yada a = 2rv ile hesaplanır. r T Çembersel harekette merkezcil kuvvet, Cismin kütlesine, Cismin süratine, 8

119 Yörüngenin yarıçapına bağlıdır. Merkezcil kuvvet dir. v 2 F = m. r Basit Harmonik Hareketi, düzgün çembersel hareketin bir parçası olarak düşünebiliriz. Sönümlü ve sönümsüz olmak üzere ikiye ayrılan basit harmonik harekete örnek olarak, hipnoz saati yada duvar saatindeki sarkaç verilebilir. Basit Harmonik Harekette, kuvvet, F = m. g. Sin ile bulunur. Basit sarkacın periyodu, T = 2r l g ile hesaplanır. Burada l, sarkaç ipinin uzunluğu, g ise yerçekimi ivmesidir. Özdeş sarkaçlardan, Dünya daki ve Aydaki periyotları farklıdır. Çünkü periyot, yerçekimine bağlıdır. Yayın, bir ucunu, sabit bir yere, diğer ucuna bir kütle bağladığımızda, cisme uygulanan kuvvet, F = kx dir. Bu ifadeye Hook Yasası denir. Yaylar, seri, paralel ve karışık olarak bağlanabilir. Her türlü durumda yaylarda geri çağırıcı kuvvetten bahsedilir. Yaylardaki periyot, T = 2r m k dır. m yaya bağlanan cismin kütlesi, k ise yay sabitidir. 9

120 BİRAZ DÜŞÜNELİM. Frekansı 40 Hz olan bir pervanenin 50 saniyede yaptığı devir sayısı kaçtır? 2. 0,5 metre uzunluğundaki bir zincirin ucuna 4 kg. lık bir gülle takılarak, 0 m/s hızla sallanmaktadır. Cisme etkiyen merkezcil kuvvet kaç Newton dur? 3. Basit bir sarkacın uzunluğu 0,4 cm dir. Bu sarkacın periyodu kaç saniyedir ( = 3, g = 0 m/s 2 alınacaktır)? 4. Yay sabitleri 20 N/m olan iki yay, paralel bağlandığında ve seri bağlandığında sistemlerin yay sabitlerini bulunuz? 20

121 2. ÜNİTE TEST SORULARI. Düzgün çembersel hareket yapan cismin periyodu ile frekansının birimleri aşağıdakilerden hangisined doğru verilmiştir? Periyod Frekans A. s s B. s s C. s s D. s s 2. Bir cismin düzgün çembersel hareket eder ken periyot ile frekans arasındaki grafik aşağıdakilerden hangisindeki gibi olur? 0 r v Şekil 02.7 Düzgün çembersel hareket f f A. B. T T f f C. D. T T 2

122 3. Bir dönem dolabın yarıçapı 0 m dir. Dönme dolap 2 dakikada tur attığına göre, dönme dolabın çizgisel sürati aşağıdakilerden hangisidir? A. 5 m/s B. 0,5 m/s C. 0,05 m/s D. 0,0 m/s Şekil Dönme dolap 4. K r 2 m 2 r m Şekil Uzama K noktasından bağlanan ipin ucuna, r uzunluğuna 2 m, 3 r uzunluğuna m kütleli cisimler bağlanıyor. K noktasından bağlanmış, bu cisimler düzgün dairesel hareket yaptırıldığına göre aşağıdakilerden hangileri bu iki cisim için eşittir? I. Periyot II. Çizgisel Sürat III. Açısal Sürat A. Yalnız I B. I II C. I III D. I, II ve III 5. L 2r M r 2r K Şekil Çarklar Şekil deki L ve M çarkları birbirine yapıştırılmış ve K çarkı, M çarkına ip ile bağlanmıştır. Bu düzenek çalışırken L çarkının bir noktasındaki merkezcil ivmenin, K çarkındaki bir noktasındaki merkezcil ivmeye oranı al ` jaşağıdakilerden hangisidir? ak A. 4 B. 2 C. /2 D. /4 22

123 6. Düzgün çembersel hareket yapan bir cismin, merkezcil ivmesi ile verilen bilgilerden hangileri doğrudur? I. Birim zamandaki sürat değişimidir. II. Yönü daima merkeze doğrudur. III. a = v 2 formülü ile bulunur. r A. Yalnız I B. I II C. I III D.I, II ve III 7. Şekil deki elektronun hareket ettiği çembersel yörüngede merkezcil kuvvet N ve çemberin yarıçapı.0 4 cm dir. Elektronun kütlesi kg olduğuna göre elektron sürati m/s dir? A B C D r=.0 4 cm 8. Basit sarkaçta, harmonik hareket yapan bir cismin periyodunu artırmak için aşağıdakilerden hangisi yapılmalıdır? I. Kütleyi artırmak, II. Sarkaçtaki ipin boyunu artırmak, III. Yer çekiminin daha fazla olduğu bir yere götürmek. Şekil Elektronun hareketi A. Yalnız I B. Yalnız II C. I II D. I II ve III 9. Uzunluğu 9,5 m olan basit sarkaç 50 saniyede 25 tam salınım yapmaktadır. Bu durumun sağladığı yerdeki yerçekimi ivmesi m/s 2 dir ( = 3 alınacak)? A. 0,095 B. 0,95 C. 9,5 D. 95 0,5 cm Şekil 02.76: Basit Sarkaç 23

124 0. 20 N/m 20 N/m 40 N/m Şekil 02.77: Seri ve paralel bağlanmış yaylar m Şekil 2.77 deki sisteme eşdeğer yay sabiti aşağıdakilerden hangisidir? A. B. 40 N/m 30 N/m m m C. D. 20 N/m 0 N/m m m 24

125 . 0 N/m 0 N/m 0 N/m 5 N/m 5 N/m 30 N/m m = 0, kg Şekil 02.78: Seri ve paralel bağlanmış yaylar Şekil deki sistemde değişik yay sabitli ve eşit uzunluktaki yaylardan oluşan sistemin ucuna 0, kg. lık bir kütle bağlanmıştır. Bu verilere göre periyot kaç saniyedir ( = 3 alınacak)? A. 6 B. 0,6 C D Basit Harmonik Hareket ile ilgili verilen bilgilerden hangisi doğrudur? A. En büyük uzamanın olduğu yerde geri çağırıcı kuvvet 0 olur. B. En büyük uzamanın olduğu yerde hız 0 olur. C. Denge konumunda hız sıfır olur. D. Denge konumunda geri çağırıcı kuvvet maksimum olur. 25

126

127 3. ÜNİTE ELEKTRİK ve ELEKTRONİK Hayatımızın vazgeçilmezlerinden biri olan elektrik sayesinde tv, buzdolabı, çamaşır makinesi gibi araçların kullanılmaktadır. Ayrıca bu araçların içerisinde hatta oyuncak, bilgisayar vb. bir çok ihtiyacımızda elektronik devreleri mevcuttur. Elektronik devrelerinde kondansatörler yani sığaçlar, bobinler, dirençler vb. birçok devre elemanları mevcuttur. Elektronik devrelerinde kullanım amaçlarına göre diyot, transistör, LED, fotodiyot, fotodirenç adlı devre elemanları yaygın olarak kullanılmakta, hayatımızdaki olmazsa olmaz elektrik ve elektronik devreleri kurulmaktadır. Doğru akım ile değişken akım arasındaki fark nedir? Elektrik enerjisi ev, okul ve işyerimize nasıl iletilir?

128 Bu ünitenin sonunda; NELER ÖĞRENECEĞİZ?. Değişken akım ve doğru akım arasındaki farkları ayırt edebilecek, 2. Değişken akımın frekans, etkin değer ve maksimum gerilim değerlerini ifade edebilecek, 3. Elektrik enerjisinin sığaçlarda nasıl depolanabileceğini açıklayabilecek, 4. Yüklenmiş bir sığaçta yük ile gerilim arasındaki ilişkiyi keşfedebilecek, 5. Bir sığacın, sığasının geometrik özelliklerine bağlı olduğunu fark edebilecek, 6. Değişken ve doğru akım devrelerinde sığacın davranışını açıklayabilecek, 7. Sığaçların seri ve paralel olarak bağlanmaları durumunda eşdeğer sığa, yük ve gerilim değerini hesaplayabilecek, 8. Bobinlerin günlük yaşamda ve elektronik devrelerde kullanım alanlarına örnek verebilecek, 9. Değişken ve doğru akım devrelerinde bobinin davranışlarını açıklayabilecek, 0. Elektrik enerjisinin santrallerden ev, okul, sanayi ve işyerlerine nasıl iletildiğini açıklayabilecek,. Bir transformatörün çıkış gerilimi ve akım değeri arasındaki ilişkiyi keşfedebilecek, 2. Diyot, transistör, LED, fotodiyot, fotodirenç gibi yaygın kullanılan elemanların elektronik devrelerdeki rolünü açıklayabilecek, 3. Basit elektronik devreleri kullanabileceksiniz. ANAHTAR KAVRAMLAR Değişken akım Doğru akım Sığa Elektriksel geçirgenlik Dielektrik Transformatör verimi 28

129 GİRİŞ FİZİK 7 Evimizde birçok elektrikli cihazların üzerinde AC yazar. Bu AC aslında Alternatif Akım olup, ingilizcede Alternating Current (Altırneytink Körınt) ın ilk harflerinden gelmektedir. AC 220 V Basit elektrik devrelerinde, direnç, pil, lamba gibi basit devre elemanlarını geçtiğimiz yıllarda öğrenmiştiniz. Bu yıl ise bu devre elamanlarına ek olarak, Sığaç Bobin Diyot LED gibi devre elemanlarını öğreneceğiz. Bu ünite öğreneceğiniz devre elemanları ile evde basit ama işinize yarayacak, devreler kurabileceksiniz. İşin en zevkli yanı ise bir elektrik devresinde nelerin olduğunu öğreneceksiniz. + - Şekil 03.0: Basit Devre 29

130 3. DOĞRU VE DEĞİŞKEN AKIM Evimizde musluğu açtığımızda, su sürekli olarak akmaktadır. Su, depolardan borular sayesinde evimizdeki çeşmelere kadar gelmektedir. Aynı şekilde evlerimizde de sürekli bir elektrik akımı oluşması, sürekli elektrik devrelerinde yük geçişinin sağlanması gerekmektedir. Bu yük geçişi iletkenlerin iki ucu arasında bir potansiyel fark oluşması ile sağlanır. Potansiyel fark oluşturan araçlara üreteç yada akım kaynağı adı verilir. Üreteçler verdiği akım türüne göre ikiye ayrılır.. Doğru Akım Resim 03.0: Musluktan akan su 2. Alternatif Akım Elektrik akımının şu ana kadar öğrenilen ve üzerinde çalışılan türü doğru akım idi. Doğru akım daima aynı yönlü ve aynı şiddetle akım verir. Doğru akım kaynakları piller, dinamolar ve akümülatörlerdir. a) Pil b) Dinamo c) Akü Şekil 03.02: Doğru akım kaynakları Pil, kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çeviren doğru akım kaynağıdır. Dinamo, hareket enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren doğru akım kaynağıdır. Akümülatör, uzun süre elektrik akımı kullanılması gereken durumlar için tercih edilir. Elektrik enerjisi akümülatör içerisinde kimyasal enerji olarak depolanır. Boşalırken de kimyasal enerjiyi yeniden elektrik enerjisine çevirir. 30

131 Doğru akım kaynaklarında DC amblemi vardır. DC İngilizce Direct Current (Dayrekt Körınt), yani doğru akım kaynakları kısa süreli elektrik enerjisine ihtiyaç duyulan düzeneklerde kullanılır. Ancak doğru akım kaynakları pahalıdır. Alternatif akım (AC) sembolü ile gösterilir. İletken üzerinden geçen akım şiddeti ve yönü zamanla periyodik olarak sinüs eğrisi şeklinde değişen akımdır. Thomas Alva Edison (Tomas Alva Edison), doğru akım ile çalışmalar yaparken, Nikola Tesla (Nikolay Tesla) değişken akım ile çalışan araçları geliştirilmesi için çaba sarfetmiştir. Doğru akım ile alternatif akım arasındaki bir yarış başlamıştır. Edison doğru akım ile her türlü sıkıntı yaşamıştır. Oysa Resim 03.02: Thomas Alva Edison ve Nikola Tesla o yıllarda Tesla, alternatif akımın iletimi ile ilgili bir yapı bile kurmuştur. AC iletilme işi çözülünce DC nin pabucu dama atılmıştır. Akım Şiddeti Zaman Şekil 03.03: Alternatif akım zaman ilişkisi grafiği 3

132 Alternatif akım üreten araçlara jeneratör denir. Alternatif akım jeneratörü, mekanik enerjiyi yani hareket enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür. Oluşan Akım N Kutbu Manyetik Alan Dönüş Eksen S Kutbu I N S Bilezikler Bobin Fırçalar Alıcı Şekil 03.04: Düzgün Manyetik Alan ile Alternatif Akım elde edilişi Şekil de de görüldüğü gibi tel bir çerçeve, düzgün manyetik alan içerisinde dönmektedir. Dönen tel, komütatör denilen iki iletken bakır halkaya bağlanmıştır. Komütatör halkalarda üzerinde kolayca kayabilen kömür fırçaya bağlıdır. Bu fırçalar ise ampule iletken tel ile bağlı olup, hareket eden halka ampulü yakmaktadır. Tel çerçevenin, birim zamandaki dönme sayısına frekans (f), tam bir dönmesi için geçen zamana periyot (T) denir. Bu duruma göre, tel halkanın, 90 o dönemsi için geçen süre T/4 80 o dönmesi için geçen süre T/2 270 o dönmesi için geçen süre 3T/4 360 o dönmesi için geçen süre T olur. 32

133 Şekil 03.05: Bir manyetik alanda döndürülen çerçeveden elde edilen EMK nın zamana göre değişimi Şekil de tel çerçevede oluşan indüksiyon EMK i, çerçevenin düzleminin normali ile B manyetik alanı arasındaki açısına göre değişim gösterir. a. konumu: B manyetik alanı çerçeveye diktir. = 0 ve Sin 0 = 0 olacaktır. Bu durumda = 0 olur. b. konumu: B manyetik alanı çerçeveye paraleldir. = 90 ve Sin 90 = olacaktır. Bu durumda, maksimum olur. c. konumu: 33

134 B manyetik alanı çerçeveye yine diktir. = 80 ve Sin 80 = 0 olacaktır. Bu durumda = 0 olur. d. konumu: B manyetik alanı çerçeveye yine paraleldir. = 270 ve Sin 270 = olacaktır. Bu durumda ters (negatif) yönde maksimum olur. e. konumu: B manyetik alanı çerçeveye diktir. = 360 ve Sin 360 = 0 olacaktır. Bu durumda = 0 olur. Oluşan Akım N Kutbu Manyetik Alan Dönüş Eksen S Kutbu I Bilezikler Bobin Fırçalar Alıcı Şekil 03.06: Düzgün Manyetik Alan ile Alternatif Akım elde edilişi Şekil daki lambaya akım verilen sistemde, lambanın direnci R ve üzerin- 34

135 den geçen akım şiddeti i ise i = (Ohm Yasası) R i =. Sin w. t R olur. i = yazılırsa m R m i = im. Sin w. t olarak bulunur. Şekil 03.07: Düzgün manyetik alanda akım grafiği Üzerinden i = i m. Sin w.t alternatif akımı geçen bir R direncinin iki ucu arasında potansiyel fark yani V, V = i. r V m = i m. R. Sin w. t V m = i m. R olur. V = V m. Sin w. t 35

136 Şekil 03.08: Düzgün manyetik alanda gerilim grafiği Bir alternatif akımın etkin değeri, aynı dirençte eşit zamanda, eşit miktarda ısı açığa çıkaran doğru akımın değerine eşit olacaktır. Buna göre bir direnç üzerinden geçen akım şiddeti, maksimum akım şiddeti ( i m ) cinsinden, i = i m. Sin w. t dir. Alternetif akımın etkin değeri ( i e ) i e = im Z i e = 0,707. i m bağıntısı ile bulunur. Eşitliğin her iki tarafı R ile çarpılırsa i e. R = 0,707. i m. R olur. i e. R değeri gerilimin etkin değeri ( V e ), i m. R değeri gerilimin maksimum değeri ( V m ) olacaktır. O halde olur. V e = 0,707. V m 36

137 O halde Ohm Yasasına göre anlık, etkin ve maksimum durumlar, V = i. R V e = i e. R V m = i m. R (anlık değer) (etkin değer) (maksimum değer) olacaktır. ÖRNEK : Şekil daki alternatif akım devresinde etkin akım şiddeti ve potansiyel fark değeri iki katına çıkartılırsa maksimum akım şiddeti ve potansiyel farkı bulunuz. ÇÖZÜM: i e = 0,707. i m 0, 707 i m = ie etkin akım şiddeti iki katına çıkartılırsa, i m = i m = olur. Etkin gerilim, 0, ie 0, 3535 ie Şekil 03.09: Alternatif akım devresi V e = 0,707. V m 0, 707 V m = Ve etkin gerilim iki katına çıkartılırsa, V m = V m = olarak bulunur. 0, Ve 0, 3535 Ve 37

138 ÖRNEK 2: Şekil 03.0: Şehir şebeke gerilimi 220 V Şekil 03.0'da görüldüğü gibi şehir şebeke gerilimi 220 Volt'tur. Bu durum göz önüne alınırsa maksimum gerilim kaç Volt'tur? ÇÖZÜM: V e = 0,707. V m 220 = 0,707. V m V m = 3,7 Volt olur. Şehir şebekesi saf AC olduğundan ortalama değeri sıfırdır. V ort = 0 Volt'tur. Ülke Gerilim Frekans Afganistan 240 V 50 Hz. Almanya 230 V 50 Hz. Amerika 20 V 60 Hz. Arjantin 220 V 50 Hz. Avusturya 230 V 50 Hz. Azerbaycan 220 V 50 Hz. Barbados 5 V 50 Hz. Belçika 230 V 50 Hz. Beyaz Rusya 220 V 50 Hz. Çek Cumh. 230 V 50 Hz. Fiji 240 V 50 Hz. 38

139 İsveç 230 V 50 Hz. Japonya 00 V 60 Hz. Kanada 20 V 60 Hz. Kolombiya 20 V 60 Hz. Küba 0 V 60 Hz. Libya 27 V 50 Hz. Meksika 20 V 60 Hz. Mısır 220 V 50 Hz. Nepal 230 V 50 Hz. Norveç 230 V 50 Hz. Portekiz 220 V 50 Hz. TÜRKİYE 220 V 50 Hz. Yemen 230 V 50 Hz. Yunanistan 230V 50 Hz. Zambia 230V 50 Hz. Tablo 03.0: Çeşitli ülkelerde değişken akımın gerilim ve frekans değerleri. 3. ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak doldurunuz. 50 Alternatif Doğru Kimyasal AC Üreteç/Akım Kaynağı. Potansiyel fark oluşturan araçlara..denir. 2. Dinamo bir.akım kaynağıdır. 3. Elektrik enerjisini, enerji olarak depolayan doğru akım kaynağına akümülatör denir. 4. İletken üzerinden geçen akım şiddeti ve yönü zamanla değişen akıma akım denir. 5. Alternatif akım..sembolü ile gösterilir. 6. Türkiye deki değişken akım gerilimi 220 Volt ve Hertz dir. 39

140 3. ETKİNLİKLER: DOĞRU YANLIŞ Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız. (.). Üreteçlerin verdiği akım türüne göre, doğru ve alternatif akım olmak üzere ikiye ayrılır. (.) 2. Doğru akım kaynaklarına örnek olarak pil ve dinamo verilebilir. (.) 3. Pil, elektrik enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürür. (.) 4. Doğru akım kaynağı DA olarak sembolize edilir. (.) 5. Bir tam dönme için geçen zamana periyot denir. (.) 6. Türkiye de değişken akım gerilimi 50 Volt tur. 3.2 SIĞAÇLAR Hayatımızda kullandığımız yada kullanacağımız herşeyi bir yerlerde depolamak isteriz. Örneğin suların kesilme ihtimaline karşın, apartmanlarımızın çatısında, su depoları bulunur. Elektrik enerjisini depolamak amacıyla kullanılan devre elemanlarına sığaç yada kondansatör denir. Şekil 03.: Leyden Şişesi Resim 03.03: Su deposu (tankı) Ewald von Kleist (Evıld van Kılist) 745 yılında elektriği küçük bir metal şişede depolamıştır. Ancak sığaçların asıl gelişimi, Pieter van Musschenbroek (Pitır van Maşılhenbrok) tarafından Leyden şişesi üzerinde yapmış olduğu çalışmalar olarak kabul edilmektedir. Musschenbroek, Leyden şişesinin bir kısmını suyla oldurmuş ve ağzını mantarla tıkamıştır. Mantarın ortasından bir iletken, bir ucu şişedeki suda bir ucu dışarda kalacak şekilde yerleştirmiştir. Mantardaki iletkene statik elektrik temas ettirildiğinde Leyden şişesi yük depolamakta, başka bir iletken temas ettirildiğinde boşalmakta olduğunu tespit etmiş- 40

141 tir, Musschenbroek. Bu ilk sığaç olarak kabul edilmiştir. İlk zamanlarda sığaç birimi jar (jar) olarak kabul edilmiş ancak şu anda Farad olarak kullanılmaktadır. nf = jar Elektrik enerjisini depolamak amacıyla kullanılan sığaçlar, karşılıklı duran iki ayrı armatür ve armatüre bağlı iki ayrı telden oluşur. Bu armatürlere yada plakalara elektrot denir. + Şekil 03.2: Sığaç ve gösterimi. K K Şekil 03.3: Yüklü küreye dokundurulan küre Şekil 03.3 de ( ) yüklü bir küreye, K küresi dokundurulduğunda dokunma ile elektriklenme sonucunda, K küresi de ( ) yükle yüklenmiş olur. 4

142 Potansiyel ölçem elektroskoba, elektrometre denir. Şekil 03.4: İçi boş küreye dokundurulan küre Şekil 03.4 de K küresi, içi boş küreye dokundurulduğunda, içi boş kürenin dış yüzeyi, K yüklü cismin tüm yükü ile yüklenmiş olur. İçi boş kürenin dış yüzeyi elektrometre ye ile iletken tel ile bağlandığında, elektrometrede ( ) yükle yüklenmiş olur. Bu işlemler tekrarlanırsa her seferinde, K küresi q kadar yük taşımış olur. Yük miktarı artmakta olup q, 2q, 3q, şeklinde olacaktır. Elektrometrede potansiyel fark ise V, 2V, 3V, şeklinde artacaktır. Her durumda yük ve potansiyel birbirine oranlanırsa, q V 2q 3q = = =... = sabit 2V 3V olduğu görülür. Bu sabit değer iletkenin sığasıdır ve c ile gösterilir. q c = V 42

143 Bir iletkenin potansiyelinin yüke göre değişim grafiği, Elektrik Potansiyel 3V 2V V q 2q 3q Elektrik Yükü Şekil 03.5: Potansiyel yük grafiği şeklindedir. Grafikteki eğim bize sığayı verir. Tan = V q Tan = c Büyüklüğün adı Elektrik yükü Potansiyel Sığaç Sembolü q V c Birimi Coulomb(C) Volt(V) Farad(F) Tablo 03.02: Birim Tablosu ÖRNEK 3: 3, Coulomb luk yük bulunan bir sığaçta, elektrik potansiyeli,6.0 2 Volt tur. Buna göre sığaç kaç F tır. q ÇÖZÜM: c = V 8 3, 2. 0 c = 2, c = 2. 0 F olur. F, sığaçlar için çok büyük bir değerdir. Bu nedenle sığaçların birimleri için μf, nf yada pf kullanılır. μf = 0 6 F F = 0 6 μf nf = 0 9 F F = 0 9 nf pf = 0 2 F F = 0 2 pf 43

144 Üzerinde q yükü bulunan r yarıçaplı kürenin potansiyeli, V = k. r q dir. q yerine q = V. c değeri yerine konulursa, V = k V. C r c = r k bulunur. Burada k, Coulomb sabiti olup, değeri k = Nm 2 /C 2 dir Yani bir sığacın değeri, sığacın yarıçapının Coulomb sabitine oranı ile bulunur. ÖRNEK 4: Yarıçapı 45 cm olan bir yüklü kürenin sığacını bulunuz (k = N.m 2 /C 2 )? ÇÖZÜM: 45 cm = 0, 45 m c = r k 0, 45 c = olur, yada c = 5. 0 F Şekil 03.6: Yüklü küre c = 50 pf tır. Kullanım alanlarına göre yapıldıkları malzemelere göre sığaçlar farklılık göstermektedir. Bu nedenle bir çok sığaç çeşidi bulunmaktadır. Sığaçlar Sabit Kondansatör Ayarlı Kondansatör Film Seramik Kond. Kond.. Polyester 2. Polistren 3. Metal kaplı Mika Kond. Elektrolit Kond. SMD Kond. Varyabl Kondansatör Trimer Kondansatör 44

145 Resim de görüldüğü gibi sığaçların üzerindeki çizgilerin renklerine bağlı olarak değerleri bilinmektedir. Sığaçların devreler içerisinde kullanılma nedenlerinden bazıları;. Elektrik enerjisini armatürler arasında depolamak, 2. Kısa devrede elektrik enerjisini çok hızlı boşaltmak, 3. AC akımı geçirip DC akımı engellemektir. Resim 03.04: Sığaç resmi Fotoğraf makinasının flaşının patlaması sığaç sayesindedir. Resim 03.05: Fotoğraf Makinası Elektrik kesildikten sonra kısa bir süre daha hoparlörden ses gelmesi sığaç sayesindedir. Resim 03.06: Hoparlör Cep telefonundaki, saat, mesaj, tarih, telefon defterinin hafızada kalma nedeni sığaçlardır. Resim 03.07: Cep Telefonu Sığaçlarda bulunan plakalar yada armatörler düzgün geometrik şekillerden oluşur. Sığacın büyüklüğü, armatürler düzgün geometrik şekillerden oluşabilir. Sığacın büyüklüğü, armatürün büyüklüğüne bağlıdır. 45

146 A A A 0 A 0 d d Şekil 03.7: Sığacın büyüklüğünün armatürün büyüklüğüne bağlılığı. Şekil 03.7 de görüldüğü gibi aynı malzemeden yapılmış ve eşit uzaklıktaki armatürlerin yüzey alanlarından biri, diğerinden yaklaşık 0 5 kat daha büyüktür. Alanı büyük armatürlerden yapılan sığaç ile alanı küçük armatürlerden yapılacak sığaçların değeri birbirinden farklıdır. Sığacın değeri armatürün büyüklüğü ile doğru orantılıdır. Sığacın değeri, armatürün yüzölçümüne bağlıdır. A A A A d 3d Şekil 03.8: Sığacın büyüklüğünün armatürler arası uzaklığa bağlılığı. Şekil 03.8 de görüldüğü gibi aynı malzemeden yapılmış ve kesit alanları eşit olan sığaçlar görülmektedir. Bu sığaçlar arasındaki tek fark armatürler arası uzaklıktır. Armatürler arası uzaklık arttıkça sığacın değeri azalmaktadır. 46

147 Sığacın değeri, armatürlerin arasındaki uzaklığa bağlıdır. Hava Boşluk d d Şekil 03.9: Sığacın büyüklüğünün ortamın farklılığından kaynaklanan dielektrik geçirgenliğine bağlılığı. Şekil 03.9 daki sığaçların değerleri birbirinden farklı olacaktır. Armatürlerin alanları ve aralarındaki uzaklık eşit olmasına karşın, farklı ortamlarda bulunmaktadırlar. Farklı ortamlarda bulunan sığaçların değeri birbirinden farklıdır. Çünkü tüm maddelerin dielektrik geçirgenliği birbirinden farklıdır. Sığacın değeri, dielektrik geçirgenliği ile doğru orantılıdır. Sığacın değeri, armatürlerin dielektrik geçirgenliğe bağlıdır. Madde Dielektrik Sabiti (C 2 /N.m 2 yada F/m) Bakalit 48, Boşluk 8, Cam (44,25 88,5).0 2 Ebonit (26 53,0).0 2 Hava 8, Mika (26,25 53,0).0 2 Su 70,8.0 2 Teflon 8, Parafin (7,70 22,5)0 2 Teflon 32, Tablo 03.03: Bazı yalıtkan maddelerin dielektrik geçirgenliği 47

148 Maddeler farklı sıcaklıktaki dielektrik geçirgenliği farklılık gösterir. sonuç olarak; Bir düzlem kondansatörün değeri, armatürlerinden birinin yüzölçümüne (A), armatürler arası uzaklığına (d) ve ortamın dielektrik geçirgenliğine ( ) bağlıdır. Bu bağlantı c = d A şeklindedir. Büyüklüğün adı Sığaç Dielektrik geçirgenlik Armatür alanı Armatürler arası uzaklık Sembolü c A d Birimi Farad(F) (C 2 /N.m 2 ) Metre 2 (m 2 ) Metre(m) Tablo 03.04: Birim Tablosu ÖRNEK 5: Plakalarının arasında hava bulunan bir kondansatör, iki paralel plakadan oluşmaktadır. Armatürler kare olup bir kenarı 0 cm dir. Armatürler arası 2 mm olduğuna göre kondansatörün değerini bulunuz ( = 8, C 2 /N.m 2 )? ÇÖZÜM: Armatür kare ve bir kenarı 0 cm ise, Karenin alanı a 2 olduğundan A = a 2 A = (0) 2 A = 00 cm 2 bulunur. Alanı m 2 cinsinden değeri ise, A = 00 cm 2 0 cm Boşluk A =.0 2 m 2 olur. Armatürler arasındaki uzaklık 2 mm ise, d = 2 mm d = 0,002 m d = m olur. 2 mm Şekil 03.20: Hava ortamındaki sığaç 48

149 Armatürün değeri, c =. A d 2 c = 8, c = 4, c = 4, F c = 44, 25 pf 2 3 olur. Genel olarak, ortamın dielektrik geçirgenliğinin ( ), boşluğun dielektrik geçirgenliğine ( 0 ) oranı olan dielektrik katsayısı (K) kullanılır. Yani dielektrik katsayısı, K = 0 olarak tanımlanmaktadır. Dielektrik katsayısının birimi yoktur. Yük depolanan kondansatörler, elektrostatik deneylerde, alternatif akım, radyo, televizyon, bilgisayar ve bir çok elektrik ve elektronik devrelerde kullanılmaktadır. Kondansatörler, sığaçları sabit olanlar, yada şeklinde gösterilir. Sığaçları değişen kondansatörler ise yada şeklinde gösterilir. ÖRNEK 6: 40 Volt luk potansiyel farkı olan devredeki sığaçta C luk yük depolanmaktadır. a) Sığacın değerini, b) Dielektrik katsayısı olan bu sığacın armatürlerin arasındaki uzaklık 0 mm ise armatürlerin alanını bulunuz. ( 0 =.0 8 C 2 /N.m 2 ) ÇÖZÜM: a) c = V q c = c =.0 8 F olarak bulunur. b) d = 0 mm Şekil 03.2: Kondansatörlü devre d = 0,0 m 49

150 d =. 0 2 m c = K 0. d A.0 8 =.(.0 8 )..0 0 = A A = A = 0 2 m 2 olur. A V 0.3 V. V.5 V.5 V Devre açık, akım akmıyor..5 V Devre kapandı, akım yönü noktalar..5 V Kondansatör doluyor, akım daha az akıyor..5 V Kondansatör doldu, akım akmıyor. Şekil 03.22: Kondansatör akım ilişkisi. Şekil de görüldüğü gibi kondansatörler dolduğu anda akım geçişi durur. c Sığaçlar, doğru akım (DC) olan devrelerde, elektrik yükü depolarlar. Doğru akım devrelerinde sığaçlar dolduğu gibi, yük miktarı tükendiğinde boşalmış olurlar. Doğru akım devrelerinde sığaçlar dolduğu anda devre açık devre özelliği gösterir. V Şekil 03.23: Doğru akımda sığaç 50

151 Alternatif akım (AC) devrelerinde ise sığaçlar, direnç gibi davranmaktadırlar. Bu direncin değeri, devredeki frekansın değişimine göre artar yada azalır. c Sığaçlar, devrelere birden fazlada bağlanabilmektedir. Sığaçlar, devrelerde iki farklı şekilde bağlanır.. Seri bağlama 2. Paralel bağlama olmak üzere 2 ye ayrılır. V Şekil 03.24: Alternatif akımda sığaç. Seri Bağlama C C q q 2 V V 2 Şekil 03.25: Sığaçların Seri Bağlanması Şekil de olduğu gibi sığaçlardan birinin pozitif levhası diğer sığacın negatif levhasına gelecek şekilde bağlanmaya sığaçların seri bağlanması denir. Benzer şekilde sığaçlardan birinin negatif levhası diğer sığacın pozitif levhasına gelecek şekilde bağlanması da yine seri bağlamadır. Seri bağlanmış sığaçların yükleri birbirine eşit olmakla birlikte, bu seri bağlanmış sığaçlar yerine kullanılabilecek eş değer sığacın yüküne de eşittir. q eş = q = q 2 c ve c 2 sığaçlarının potansiyelleri V ve V 2 olduğuna göre, eş değer sığacın potansiyel farkı, 5

152 V = V + V 2 olacaktır. Bu duruma göre C eş V = V + V 2 qeş q q = + c c c eş 2 2 q eş = q = q 2 göz ününe alınırsa q q q c = + eş c c c = + eş c c2 bağlantısı bulunur. n tane sığacın seri bağlı olduğu devrede eş değer sığaç c eş = c c2 cn V Şekil 03.26: Seri bağlı sığaçların eşdeğer sığacı formülü ile hesaplanır. ÖRNEK 7: K L Şekil Şekil deki sığaçların her birinin değeri 6 F olduğuna göre KL arasındaki seri bağlanmış sığaçlara eş olan sığacın değeri kaç F dir? ÇÖZÜM: c = eş c c2 c3 c4 c = eş = 4 c eş 6 = c eş 4 c eş = 4 F olur. 52

153 K 4 F L Şekil Eşdeğer sıgaç 2. Paralel Bağlama C + q V C 2 + q 2 V 2 C 3 + q 3 V 3 + Şekil 03.29: Sığaçların Paralel Bağlanması Şekil daki gibi üç sığacın negatif işaretli armatürleri bir noktaya, pozitif işaretli armatürleri başka bir noktaya gelecek şekilde bağlanmasına, sığaçların paralel bağlanması denir. Sığaçların paralel bağlanmasında eş değer yük, her bir sığacın sahip olduğu yükün toplamına eşittir. q eş = q + q 2 + q 3 Sığaçların uçları arasındaki potansiyel farklar ise sistemin potansiyel farkına eşittir. Yani V = V = V 2 = V 3 53

154 Bu durumlar göz önüne alınarak yük eşitliği, q eş = q + q 2 + q 3 c eş.v = c. V + c 2.V 2 + c 3.V 3 olur. V = V = V 2 olduğuna göre, c eş. V= c. V +c 2. V + c 3. V olur. c eş = c + c 2 + c 3 C eş V Şekil 03.30: Paralel bağlı sığaçların eş değer sığacı n tane sığacın, paralel bağlı olduğu devrede eşdeğer sığaç, olur. c eş = c + c c n ÖRNEK 8: + C + C 2 + C 3 + C 4 + C 5 + Şekil 03.3: Paralel Bağlı Sığaçlar Şekil 03.3 deki sığaçların her birinin değeri 3 F tır. Bu duruma göre paralel bağlı bu beş sığaca karşılık gelen eşdeğer sığacı bulunuz? 54

155 ÇÖZÜM: Paralel bağlı sığaçların eşdeğer sığaç formülü, olur. c eş = c + c 2 + c 3 + c 4 + c 5 dir. c eş = c eş =5 F 5 F V Şekil 03.32: Eşdeğer sığaç ÖRNEK 9: Şekil 03.33: Seri ve paralel bağlı sığaçlar KN noktaları arasındaki eşdeğer sığacı bulunuz? ÇÖZÜM: a) 8 F lık iki sığaç seri bağlama olduğuna göre, = + c eş c c2 c = + eş 8 8 = 2 8 c eş 55

156 c eş = 4 c eş = 4 F olur. b)3 F lık üç sığaç yine seri bağlamadır. O halde, c = + + eş c c2 c3 c = + + eş = 3 c eş 3 c = eş c eş = F olur. c) KL noktaları arasında 4 F, F ve F lık paralel bağlanmış sığaçların eşdeğer sığacı, Paralel bağlı sığaçlar için, c eş = c + c 2 + c 3 c eş = c eş = 6 F olur. KL arasındaki eşdeğer sığaç 6 F tır. d) MN arasında paralel bağlı 3 F lık iki sığacın eşdeğer sığacı, c eş = c + c 2 c eş = c eş = 6 F olur. e) KL arasında 6 F, LM arasında 6 F, MN arasında yine 6 F olan üç sığaç seri bağlanmıştır ve eş değer sığacı, = + + c c2 c3 = = 3 6 c eş c eş c eş 56

157 c eş sonucu bulunur. = 2 c eş = 2 F olur. K 2 F N Şekil Yüksüz sığaçların armatürler arasındaki potansiyel fark sıfırdır. Sığaç düzgün olarak yüklenirse, potansiyel farkta düzgün orantılı olarak artmaktadır. Yani yük ile potansiyel fark doğru orantılıdır. Bu işlem için ihtiyacımız olan enerji, potansiyel farkın ortalama değeri (V ort ) ile taşınan yükü çarparak bulabiliriz. Ortalama potansiyel fark ise ilk potansiyel fark ile son potansiyel farkın aritmetik ortalamasıdır. V V V ort ort ort Vilk = + V 2 = O + V 2 = V 2 son Sığacın tamamen boşalması için kaybettiği enerji, U = q.v ort olur. V ort yı yerine koyarsak, U= 2. qv. sonucu çıkar. V = q yerine yazılırsa, 2 U q 2 = 2 c elde edilir. q = V.c eşitliğini kullandığımızda ise, U = 2 cv 2 bağlantısını elde ederiz. 57

158 Şekil de yük ile potansiyel fark grafiği görülmektedir. Yük potansiyel grafiğinin eğimi bize enerjiyi verir. Yük Eğim = Tan Karşı Dik Kenar Eğim = Komşu Dik Kenar q Eğim = V W Potansiyel Şekil 03.35: Yük potansiyel grafiği Büyüklüğün adı Potansiyel enerji Sığaç Potansiyel fark Elektrik yük Sembolü U c V q Birimi Joule (J) Farad (F) Volt (V) Coulomb (C) Tablo 03.05: Birim Tablosu ÖRNEK 0: 4 F 6 F 9 F K L 5 F 3 F Şekil 03.36: Seri ve paralel bağlanmış sığaçlar Şekil deki devre parçasında KL arasındaki potansiyel fark 40 Volt tur. a) Devre parçasındaki eş değer sığacı, b) Sistemdeki toplam enerjiyi, c) 9 F lık sığaçtaki depo edilen enerjiyi bulunuz? ÇÖZÜM: 4 F ve 5 F birbirine paraleldir, o halde bu iki sığacın eş değer sığacı, c eş = c + c 2 58

159 c eş = c eş = 9 μf FİZİK 7 bulunur. 6 F ve 3 F da birbirine paralel bağlı sığaçtır, bu iki sığacın eş değer sığacı, olur. c eş = c + c 2 c eş = c eş = 9 F KL noktaları arasında üç tane 9 F lık sığaç, birbirine seri bağlı bir durum oluşturmuştur. Buna göre KL arasındaki eşdeğer sığaç = + + c eş c c2 c3 = + + c eş = 3 c eş 9 = c eş 3 c eş = 3 F olur. b) Sistemdeki toplam enerji, U = c V 2 2 olur. U = (40) 2 U =, U = Joule c) 9 F lık sığaçtaki depo edilen enerjiyi bulmak için öncelikle bu sistemdeki yük miktarını bulmamız gerekir. q = c eş. V q = q = C 59

160 bulunur. 9 μf lık sığaç, diğer sığaçlara seri olarak bağlandığından, 9 μf lık sığaçtan bu yüklerin tamamı geçmektedir. Buna göre 9μF lık sığacın depo ettiği enerji, U = U = U = U= q c 2 ^20. 0 h ^2. 0 h U = U = 8. 0 Joule dür. Yani K noktasının hemen yanındaki 9 F lık sığaçta depo edilen enerji Joule olur. 3.2 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak doldurunuz. Elektrik Elektrometre Farad Ayarlı Dielektrik Toplam C 2 /N.m 2 Leyden Doğru. 745 yılında Musschenbroek yaptığı çalışmalar sonucunda keşfettiği.şişesi ilk sığaç olarak kabul edilmektedir. 2. Sığaçlar,.. enerjisini depolamak amacıyla kullanılmaktadır. 3. Potansiyel ölçen elektroskoba..denir. 4. Elektrik potansiyel ile elektrik yük grafiği.orantılıdır. 5. Sığaç birimi.tır. 6. Sığaçlar, sabit ve.olmak üzere iki çeşit kondansatör vardır. 7. Dielektrik geçirgenlik birimi dir. 8. Ortamın dielektrik geçirgenliğinin, boşluğun dielektrik geçirgenliğine oranı.katsayısı denir. 9. Sığaçların, paralel bağlanması sonucu eşdeğer sığaç, sığaçların. ına eşittir. 60

161 3.2 ETKİNLİKLER: DOĞRU YANLIŞ Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız. (.). Sığaç birimi olan Farad ın as katı olan nf ile jar birbirine eşittir. (.) 2. Elektrik yük (q) birimi F tır. (.) 3. Sığaçların devre içinde kullanım nedenlerinden biride, AC akımı geçirip, DC akımı engellemektedir. (.) 4. Sığaç, c =. d A formülü ile hesaplanır. (.) 5. İçi boş nötr bir küreye, yüklü bir cisim dokundurulduğunda her iki cisimde, dokundurulan kürenin zıt yükü ile yüklenir. (.) 6. Bir sığacın değeri, sığacın yarıçapının Coulomb sabitine oranı ile bulunur. (.) 7. Film kondansatörlere örnek olarak polyester ve polistren kondansatör verilebilir. (.) 8. Bir sığacın değeri, dielektrik geçirgenliğe bağlı değildir. (.) 9. Dielektrik katsayısının birimi Farad tır. (.)0. Sığaçlar, devrelere seri ve paralel olmak üzere iki farklı şekilde bağlanabilir. 3.3 BOBİNLER Resim deki bobin, elektrik devrelerinde akım değişimine karşı koyma özelliği göstermektedir. Elektrik ve elektronik devrelerin hassas yapısı göz önünde bulunursa akımın az yada çok gelmesi sonucu bu devrelerin Resim 03.08: Bobin yanması yada kullanılamaz hale gelmesini engellemek amacıyla bobinler devrelerin vazgeçilmezlerindendir. 6

162 Bobinler, yalıtkan makara üzerine belirli sayıda sarılmış iletken tellerden oluşmuş sistemlerdir. Makaraların içi boş ise bu tür bobine havalı bobin, makara içerisine demir bir göbek (nüve) geçirilirse nüveli bobin adını alır. Bobinin her sarımına spir denir. (a) Havalı Bobin (b) Nüveli Bobin Resim 03.09: Bobin Çeşitleri Bobinler elektrik ve elektronikte yaygın kullanım alanları vardır. Bunlar kullanım alanlarına göre şöyle sıralanabilir. Elektrikte, Doğrultucular da şok bobini Transformatör Isıtıcı vb. Elektromıknatıs (zil, vinç vb) Elektronikte, Osilatör Radyolarda anten elemanı (uzun, orta, kısa dalga bobini) frekans ayarları (Ayarlı göbek bobini) Yüksek frekanslı devrelerde (havalı bobin) İletişim sektöründe kullanılır. Radyo alıcı ve vericilerinde anten ile bağlantıda değişik frekansların örneğin "Uzun Dalga, Orta Dalga, Kısa Dalga" alımı ve gönderiminde değişik bobinler kullanılır. 62

163 Bobinler diğer adıyla endüktansın başlıca özellikleri şunlardır:. Bobinler, elektrik akımındaki ani değişimlere karşı koyarlar. 2. Bobinler, elektrik enerjisini manyetik alan şeklinde depolarlar. Sığaçlar DC devrelerinde açık devre, AC devrelerinde kısa devre gibi davrandığı gibi, bobinler DC devrelerinde kısa devre gibi çalışır. Çünkü bobinler, makaraya sarılı tellerden yapıldığından, bobinlerin bir iç direnci vardır. AC devrelerinde ise bobinler frekans arttıkça açık devre gibi davranır. 3.3 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak doldurunuz. Endüktans Manyetik Isıtıcı Havalı Spir. Bobinlerde her sarıma denir. 2. Bobinlerdeki makaranın içi boş ise bu tür bobine..bobin denir. 3. Bobinler, elektrikte, elektromıknatıs, transformatör, doğrultucularda ve larda kullanılır. 4. Bobinlerin diğer adı da tır. 5. Bobinler, elektrik enerjisini alan şeklinde depolanmaktadır. 3.3 ETKİNLİKLER: DOĞRU YANLIŞ Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız. (.). Bobinler, elektrik devresinde akım değişimine karşı koyma özelliği gösterir. (.) 2. İki çeşit bobin vardır. Bunlar havalı ve nüveli bobinler. (.) 3. AC devrelerinde bobinlerin frekansı arttıkça kapalı devre gibi davranır. (.) 4. Bobinler, iletişim sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır. 63

164 3.4 TRANSFORMATÖRLER Elektrik enerjisi depolanamamaktadır. Bu nedenle termik, hidroelektrik yada nükleer santrallerde üretilen elektrik enerjisinin ev, okul, sanayi ve iş yerleri gibi yerlere iletilmesi, her an sürekli ve devamlı çalışan sistemlerin kurulması ile mümkündür. Sistemlerin sürekli çalışması trafoların, direklerin, tellerin, izolatörler vb. araçların sağlıklı çalışması ve sürekli kontrol edilmesi gerekir. Sonuç olarak üretim ve tüketimi dengede tutmak gerekmektedir. Mevsimlere, sanayi bölgelere ve gün içerisindeki saatlere göre tüketim farklılık göstermesi nedeniyle çok ciddi bir sistem kurulmalıdır. Elektrik iletimi, gerilimin gücüne bağlı olarak taşıma, iletim sığacı değişen elektrik hatları aracıyla sağlanmaktadır. Gerilim arttığında, iletim işleminde ciddi tasarruf sağlanır. Şekil 03.37: Elektrik İletimi Birim zamanda harcanan enerjiye güç denir. Elektrik enerjisi ile güç arasındaki ilişki, zamana bağlıdır. DW = P. Dt Büyüklüğün adı Enerji Güç Zaman Sembolü W P t Birimi Joule (J) Watt (W) Saniye (s) Tablo 03.06: Birim Tablosu ÖRNEK : 2000 Watt'lık bir elektrik süpürgesi ile 20 dakika temizlik yapıldığında harcanan elektrik enerjisini bulunuz? Resim 03.0: Elektrik süpürgesi 64

165 ÇÖZÜM: DW = P. Dt Dt = 20 dakika olduğundan zamanı saniye olarak bulmak gerekir. FİZİK 7 Dt = Dt = 200 saniye olarak bulunur. DW = P. Dt DW = DW = DW = 2, Joule olur. Kullanılan elektrikli aletlerde güç kavramına çok rastlamaktayız. Bir direncin yada devre elemanının gücü, devredeki gerilim ve devrenin akım şiddeti ile doğru orantılıdır. P = V. i Büyüklüğün adı Güç Gerilim Akım Şiddeti Sembolü P V i Birimi Watt (W) Volt (V) Amper (A) Tablo 03.07: Birim Tablosu ÖRNEK 2: Bir alternatif akım devresindeki etkin akım şiddeti 2 Amperdir. Gerilim etkin değeri 200 Volt olduğuna göre; a) Gücü, b) 0 dakikada harcanan enerjiyi bulunuz? ÇÖZÜM: a) P = V. i P = P = 400 Watt olarak bulunur. b) 0 dakikadaki harcanan enerji, t = 0 dakika 65

166 olduğundan dakikayı saniyeye çevirmek gereklidir. t = t = 600 saniye W = P. t W = W = W = 2, Joule olur. Ohm Yasasına V = i. R, güç formülünden yerine konulursa, P = V. i P = (i. R). i P = i 2. R bulunur. Yine Ohm yasasından i = V konulursa, 2 R P = V ` j. R R 2 P = V 2. R R P = = V 2 R sonuç olarak güç, P = V. i = i 2. R = V 2 R bağlantılarından herhangi biriyle de bulunabilir. ÖRNEK 3: Bir alternatif akım devresinde güç 300 Watt'tır. Devredeki direnç 3 Ω olduğuna göre; a) Etkin akım şiddetini, b) Gerilimi etkin değerini bulunuz? ÇÖZÜM: a) Etkin akım şiddeti P = i 2. R 300 = i 2. 3 i 2 = 00 i = 0 Amper olur. b) Gerilimin etkin değeri P = V. i 300 = V. 0 V = 30 Volt bulunur. 66

167 Transformatörler, elektrik enerjisinin iletilmesinde, gerilimin artırılması yada azaltılması amacıyla kullanılır. P Sekonder Makara S V V S N P N S P N P N S İS İ P Primer Makara Demir Çekirdek Şekil 03.38: Transformatör Şekil de görüldüğü gibi, demir çekirdek üzerine primer (birincil) ve sekonder (ikincil) adı verilen makaralar geçirilmiştir. Makaralardaki sarım sayısı birbirinden farklıdır. Akımın girdiği makaraya primer, çıktığı makaraya sekonder makarası denir. dır. Primer Makarası V p, giriş gerilimi İ P, giriş akımı p, primerdeki MK N p, primerdeki sarım sayısı Sekonder Makarası V s, çıkış gerilimi İ s, çıkış akımı s, sekonderdeki MK N s, sekonderdeki sarım sayısı Giriş makarasındaki sarım sayısı, çıkış makarasındakinden az ise bu tip transformatöre alçaltan transformatör denir. Giriş makarasındaki sarım sayısı, çıkış makarasındakinden fazla ise bu tip transformatöre yükselten transformatör denir. Bir transformatörün verimi, sekonderdeki gücünün, primerdeki gücüne oranı ile bulunur. Transformatörün verimi = Psekonder Pprimer 67

168 Transformatörün verimi = Vs. is Vp. is Transformatörlerde, sekonderdeki sarım sayısının, primerdeki sarım sayısına oranı transformatörün değiştirme oranıdır. Değiştirme oranı = N N s p Verimin % 00 olduğunda s = V s ve p = V p olur. O hâlde, Vs s Ns ip = = = Vp p Np is bağıntısı bulunur. Büyüklüğün adı Gerilim Elektromotor EMK sı Sarım Sayısı Akım Şiddeti Sembolü V N i Birimi Volt (V) Volt (V) Amper (A) Tablo 03.08: Birim Tablosu ÖRNEK 4: Çıkışındaki sarım sayısı 40 olan bir transformatörün girişine 20 Volt luk bir alternatif akım gerilimi uygulanırsa çıkıştan 0 Volt luk bir gerilim alındığına göre girişteki sarım sayısını bulunuz? n =? n = Volt 0 Volt Şekil 03.39: Transformatör ÇÖZÜM: Transformatörlerde dönüştürme NP VP = NS VS NP =

169 içler dışlar çarpımı yapılırsa, 0. N p = N p = N p =40. 2 N p = 480 sarım olmalıdır. ÖRNEK 5: Şekil 03.40: Transformatör Bir transformatörün verimi % 60 tır. Giriş gücü 500 Watt, giriş gerilimi 200 Volt ve çıkış akımı A olduğuna göre, a) Çıkış gücünü, b) Giriş akımını, c) Çıkış gerilimini bulunuz? ÇÖZÜM: a) Verim = P2 P b) P = V. i 0,6 = P P 2 = 300 Watt olur. 500 = 200.i i = 2,5 Amper 69

170 olarak bulunur. c) P 2 = V 2. i = V 2. V 2 = 300 Volt Evimizde kullandığımız bir çok ev aleti, alternatif akımın doğru akıma çevrilmesi prensibine göre üretilmiştir. 3.4 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak doldurunuz. Watt Dönüştürme Artırır Alçaltan Elektrik. Güç birimi..tır. 2. Transformatör,.enerjisinin iletilmesinde kullanılır. 3. Transformatörler gerilimi yada azaltır. 4. Transformatörlerde Ns / Np oranına.denir. 5. Giriş makarasındaki sarım sayısı, çıkış makarasındakinde az ise bu tip transformatörlere..transformatör denir. 3.4 ETKİNLİKLER: DOĞRU YANLIŞ Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız. (.). Elektrik enerjisi depolanamamaktadır. (.) 2. Enerji birimi Joule/ saniye dir. (.) 3. Gerilimin artırılması yada azaltılmasında transformatörler kullanılır. (.) 4. Alçaltan ve yükselten transformatörler olmak üzere iki tip transfor matör vardır. 70

171 3.5 ELEKTRONİK DEVRELERİ 3.5. Basit Devre Elemanları FİZİK 7 Elektrik ve elektronik devrelerinde, teknolojinin gelişmesiyle bir çok devre elemanları kullanılmaktadır. Bu devre elemanlarından bazıları aşağıdakilerdir.. Direnç R Şekil 03.4: Direnç resmi ve gösterimi Dışında porselen kaplama ve değer çizgileri olan, içi metal alaşımlardan oluşan devre elemanına direnç denir. Direnç devreye seri bağlanır. 2. Voltmetre V Şekil 03.42: Voltmetre resmi ve gösterimi Elektrik ve elektronik devrelerinde gerilimi ölçmeye yarayan devre elemanıdır. Voltmetre devreye paralel bağlanmalıdır. 3. Ampermetre A Şekil 03.43: Ampermetre resmi ve gösterimi 7

172 Devrelerde akım şiddetini gösteren devre elemanıdır. Ampermetre akım şiddetini ölçtüğünden dolayı devreye seri olarak bağlanmaktadır. 4. Pil + Şekil 03.44: Pilin resmi ve gösterimi Devreye akım sağlayan, üreteçte denilen devre elemanıdır. 5. Diyot Şekil 03.45: Diyotun resmi ve gösterimi Devrede bir yönde akım geçiren, diğer yönde akım geçirmeyen devre elemanıdır. Yani tek yönde akım geçişine izin veren devre elemanıdır. 6. Transistör B C E Şekil 03.46: Transistörün resmi ve gösterimi 72

173 Transistör diğer adıyla geçirgeç, devre girişine uygulanan sinyali yükselterek gerilim ve akım kazancı sağlar. Gerektiğinde anahtarlama elemanı olarak kullanılan devre elemanıdır. 7. LED LED Şekil 03.47: LED in resmi ve gösterimi LED (Lıght Emitting Diode) in ilk harflerinden adını almıştır. Işık yayan diyot anlamına gelen LED, yarı iletken malzemeler kullanılarak yapılmış olup, devrede ışık yayan devre elemanıdır. 8. Fotodiyot Anot Katot + Şekil 03.48: Fotodiyotun resmi ve gösterimi Yarıiletken malzemeden yapılmış olan fotodiyot, üzerine düşen ışığın şiddeti ile orantılı olarak iletkenliği değişen diyottur. 73

174 9. Fotodirenç (LDR) Şekil 03.49: Fotodirencin resmi ve gösterimi Üzerine düşen ışığın şiddetiyle orantılı olarak elektriksel direnci değişen ışık algılayıcısıdır Basit Elektronik Devreleri Kızılötesi Algılayıcısı Şekil 03.50: Alarm Devresi Işığa duyarlı direnç (LDR) Şekil 03.5: Işığa Duyarlı Kontrol Devresi 74

175 Şekil 03.52: Sese Duyarlı Kontrol Devresi Şekil 03.53: Sıcaklığa Duyarlı Kontrol Devresi 75

176 Şekil 03.54: Neme Duyarlı Kontrol Devresi Toprak Led Kızılötesi Led Fotodiyot Toprak Şekil 03.55: Dumana Duyarlı Kontrol Devresi 76

177 3.5 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak doldurunuz. Üreteç LED Fotodiyot Diyot. Devrelerde tek yönde akım geçiren devre elemanına.. denir. 2. İletkenliği değişen diyota denir. 3. Devreye akım sağlayan devre elemanına.denir. 4. Devrede ışık yayan devre elemanına.denir. 3.5 ETKİNLİKLER: DOĞRU YANLIŞ Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız. (.). Gerilimi ölçmeye yarayan devre elemanı Voltmetredir. (.) 2. Devre girişine uygulanan sinyali yükselterek, gerilim ve akım kazanç sağlayan devre elemanına LED denir. (.) 3. Elektrik direnci değişen ışık algılayıcısına fotodirenç denir. 77

178 NELER ÖĞRENDİK Bu ünitede, hayatımızın olmazsa olmazlarından elektrik ve elektroniği inceledik. Elektrik akımının iki çeşidini öğrendik.. Doğru Akım (DC) 2. Alternatif Akım (AC) Doğru akım ile alternatif akım arasındaki farklardan en öne çıkan doğru akım daima aynı yönlü ve aynı şiddette ancak alternatif akım ise her iki yönlü ve farklı şiddette olabilmektedir. Doğru akımda, akım şiddeti ve gerilim sabit iken, alternatif akımda anlık, etkin ve maksimum değerler söz konusudur. Anlık akım ve gerilim, etkin akım ve gerilim, maksimum akım ve gerilim gibi. Elektrik enerjisini depolamaya yarayan devre elemanına sığaç yada kondansatör denir. Sığaç c harfi ile gösterilir, birimi Farad tır. c = V q Sığaçlar, sabit ve ayarlı olmak üzere iki çeşittir. Bu iki çeşit sığaçta kendi içerisinde kullanım alanlarına göre birçok sığaç üretilmiştir. Bir sığacın değeri, armatürlerin yüzey alanı yani geometrik şekline, armatürler arası uzaklığa ve dielektirik geçirgenliğine bağlıdır. c =. A d Sığaçlar, seri ve paralel olmak üzere iki çeşit sığaç bağlama çeşidi vardır. Seri bağlamada eşdeğer sığaç, = c c2 c3 c eş paralel bağlamada eşdeğer sığaç, c eş = c + c 2 + c 3 + formülleri ile hesaplanır. Elektrik enerjisi ile sığaç arasındaki bağıntı, dir. 2 U = cv. 2 78

179 Elektrik ve elektronik devrelerinde akım değişimine karşı koyma özelliği gösteren devre elemanına bobin denir. Havalı ve nüveli olmak üzere iki çeşit bobin bulunmaktadır. Ayrıca bobinler, elektrik enerjisini, manyetik alan şeklinde depolayabilmektedir. Elektrik enerjisini depolayan transformatörler ise elektronik devrelerindeki bir başka devre elemanıdır. Elektrik enerjisi, güç ilişkisi, DW = P. Dt şeklindedir. Güç ise devredeki gerilim ile akım şiddetinin çarpımına eşittir. P = V. i Transformatörlerde değiştirme oranı N N V V s p s Ns i = = = p Np i p s s p olup, bağıntısı, bir transformatörün sekonder ve primerdeki değer ilişkisini göstermektedir. Elektrik ve elektronik devrelerinde direnç, ampul, voltmetre, ampermetre, pil gibi devre elemanlarının yanında diyot, transistör, LED, fotodiyot ve fotodirenç gibi devre elemanlarında irdeledik. 79

180 BİRAZ DÜŞÜNELİM. Meksika da maksimum gerilim 69,73 Volt olduğuna göre, şehir şebeke gerilimi kaç Volt tur? 2. Dielektrik geçirgenliği olan bir maddeden yapılmış bir sığacın armatürlerin arasındaki uzaklık 2 mm dir. Bu armatürlerin alanı 0,0 m 2 olduğuna göre sığaç kaç Farad tır? 3. 6 F X K L 2 F 5 F Şekil KL arasındaki eş değer sığaç 4 F olduğuna göre X sığacının değeri kaç F tır? 4. Girişinde 44 Volt luk gerilimi ve 20 sarımı olan bir transformatörün çıkışında 00 sarımı olduğuna göre bu transformatörün çıkış gerilimi kaç Volt tur? 80

181 3. ÜNİTE TEST SORULARI. Alternatif akımda, akım şiddetinin zamanla değişimini gösteren grafik aşağıdakilerden hangisidir? Akım Şiddeti Akım Şiddeti A. B. Zaman Zaman Akım Şiddeti Akım Şiddeti C. Zaman D. Zaman 2. Bir alternatif akım devresinde maksimum akım şiddeti 0 Amper olarak ölçüldüğüne göre, etkin akım şiddeti kaç Amper dir? A. 7,07 B. 70,7 C. 70,2 D. 7,02 3. Aşağıdakilerden hangisi sığaç birimi değildir? A. F B. nf C. Jar D. mf 4. Bir alternatif akım devresinde etkin potansiyel 40 Volt tur. Sığaç değeri 2 nf olduğuna göre, bu devreden kaç Coulomb luk elektrik yük geçişi olmuştur? A B C D

182 5. 4 pf olan bir daire şeklindeki bir sığacın yarıçapı kaç metredir (k = N. m 2 / C 2 )? A. 0,045 B. 0,45 C. 4,5 D Şekil deki sığacın armatörlerinin arası uzaklık 2 mm dir. Bu sığaç hava ortamında 8,85 F olduğuna göre armatörün alanı kaç m 2 dir. ( = 8, C 2 /N. m 2 )? Hava A. 00 B. 0 C. D. 0, 0,2 mm Şekil 03.57: Sığaç 7. K L Şekil 03.58: Seri ve paralel sığaçlar Şekil deki sığaçların hepsinin değeri 2 F tır. Bu duruma göre KL arasındaki eşdeğer sığaç kaç F tır. A. 2 B C. D

183 8. Şekil daki devre parçasında sığaçlar 4 F tır. Bu devre parçasının uçları arasında gerilim 20 Volt tur. Bu sistemdeki toplam enerji kaç Joule dür? 4 F A B C D Bir alternatif akım devresinde 2 Amper lik akım geçmektedir. Bu elektrik devresinde 2 dakikada 200 Joule lük enerji harcandığına göre, devrenin gerilimi kaç Volt tur? 4 F Şekil 03.59: Paralel bağlı sığaç A. B. 0 C. 00 D Giriş ve çıkış sarım sayısı sırası ile 00 ve 400 sarım olan bir kondansatörde, giriş gerilimi 20 Volt tur. Bu duruma göre çıkış gerilimini ve transformatörün tipi aşağıdakilerden hangisidir? n = 00 n = Volt? Şekil 03.60: Transformatör Çıkış Gerilimi Transformatör Tipi A. 240 Yükselten B. 240 Alçaltan C. 480 Yükselten D. 480 Alçaltan 83

184

185 4. ÜNİTE DALGALAR Günlük yaşantımızdaki kullandığımız giysiler, eşyalar vb. hemen her şeyin bir rengi vardır. Bu renlere kırmızı, mavi, yeşil diye adlandırmamızın sebebi Güneş tir. Hele hele gökkuşağı tam bir ziyafettir, hepimiz için. Işığın yansıması ve kırılması ile ilgili hepimizin bir çok gözlemleri vardır, ancak bunları fiziksel olarak açıklarken zorlandığımız olur. Buna örnek olarak, su dolu bardağın içindeki kaşığa baktığımızda, kaşığın kırık kaşık gibi görülmesini verebiliriz. Miyop, hipermetrop ve astigmat nedir? Siyah renk, ışığın tüm renklerinin birleşimi ile mi oluşur?

186 NELER ÖĞRENECEĞİZ? Bu ünitenin sonunda;. Düz aynada görüntü oluşumunu çizerek gösterebilecek, 2. Düz aynada görüş alanına etki eden faktörleri keşfedecek, 3. Küresel aynalarda cismin farklı konumları için görüntünün nasıl oluştuğunu gösterebilecek, 4. Küresel aynalarda görüntü oluşumunu çizerek açıklayabilecek, 5. Küresel aynalarda oluşan görüntünün konumunu ve boyunu hesaplayabilecek, 6. Birden fazla ayna türü kullanarak fonksiyonel bir optik alet tasarlayabilecek ve yapabilecek, 7. Işığın kırılma nedenini açıklayabilecek, 8. Bir ortamda kırılma indisinin nasıl bulunduğunu açıklayabilecek, 9. Işığın kırılması ile ilgili problemler çözebilecek, 0. Işığın kırılması sonucu ortaya çıkan olaylara günlük yaşamdan örnekler verebilecek,. Farklı ortamda bulunan bir cismin görünür derinliğini hesaplayabilecek, 2. Işığın çeşitli ortamlardan geçerken renklerine ayrılmasının nedenlerini sorgulayabilecek, 3. Işığın bir ortamdan diğerine her zaman geçemediğini öğrenebilecek, 4. Özel ışınların kırılmasını öğrenebilecek, 5. Cismin farklı konumları için görüntünün nasıl oluştuğunu kavrayabilecek, 6. Görüntü oluşumunu çizebilecek, 7. Oluşan görüntünün konumunu ve boyunu hesaplayabilecek, 8. Farklı göz kusurlarını gidermede hangi merceğin uygun olacağını nedenleriyle açıklayabilecek, 9. Gözlük numarasını kullanarak merceğin cinsini ve odak uzaklığını belirleyebilecek, 20. Cisimlerin renkli görülmesinin nedenini açıklayabilecek, 2. Işık renklerinin karışımı sonucunda farklı renklerin ortaya çıktığını gösterebilecek, 22. Işık ve boya renkleri arasındaki farkı açıklayabilecek, 23. Daha iyi görebilmek için fon ve yazı renklerini en uygun şekilde seçebilecek, 24. Elektromanyetik dalganın oluşumunu açıklayabilecek, 25. Tayfta yer alan elektromanyetik dalgaların özelliklerine uygun olarak kullanıldığı yerleri açıklayabilecek, 26. Doppler olayının günlük yaşam uygulamalarını içeren problemler çözebilecek, 86

187 27. Görünür ışığın polarizasyonunu günlük yaşamdan örneklerle açıklayabilecek, 28. Kırınım, girişim ve polarizasyon olaylarından yola çıkarak, ışığın dalga özelliği de gösterdiği sonuca varabilecek, 29. Işığın birbirinin tümleyicisi olan dalga ve tanecik doğasına sahip olduğu sonucuna varabileceksiniz. Işığın düzgün yansıması ANAHTAR KAVRAMLAR Işığın dağınık yansıması Düz ayna Yansıma yasası Görüş alanı Çukur ve tümsek aynalar Eğrilik yarıçapı Işığın kırılması Kırma indisi Snell yasası Tam yansıma Miyop, hipermetrop, astigmat Görünür derinlik Sınır açısı Merceklerde yakınsama Işığın renklere ayrılması İnce ve kalın kenarlı mercekler Açısal büyüme Renk Seçici yansıma Seçici soğurma Renk filtreleri Elektromanyetik tayf Işıkta kırınım Ana ve ikincil renkler Elektromanyetik dalgada Doppler olayı Huygens ilkesi Elektromanyetik dalga Polarizasyon Optik aletlerde ayırma gücü Aydınlık ve karanlık saçaklar Işıkta girişim 87

188 GİRİŞ Işığın yansıma özelliğinden faydalanarak, düz ve küresel aynalar üretilerek teknolojide bir çok kullanım alanı sağlanmıştır. Örneğin aracın dikiz aynaları sayesinde, arabalar park edebilmekte, sağa ve sola dönüş öncesinde gelen araçlar kontrol edilebilmektedir. Su dolu bardağın içerisindeki kaşığın kırık görülmesinin nedeni ışığın kırılmasıdır. Aslında ne bardak ne de kaşık, kırık değildir. Miyop gözlük kullananlar, hipermetrop ve astigmatlar. İşte bu kavramları ve bu göz rahatsızlıklarına uygun hangi mercek kullanılacağını öğreneceksiniz. Yüzyıllardır yaşamın sürdüğü Dünya mızda rengârenk bir yaşam sürülmektedir. Güneş iyi ki varsın. Işık bazı özellikleriyle dalga özelliği, bazı özellikleriyle tanecik özelliği göstermektedir. 4. IŞIĞIN YANSIMASI Yüzyıllardan beri ışık ile ilgili bir çok çalışmalar yapılmış, bilim insanları bir çok fikir ileri sürmüştür. Newton (Nivton), Huygens (Hugins), Maxwell (Maksvel), Loui de Broglie (Luiz de Bırogli), Schrödinger (Şördinger) vb. Şu anda kabul edilen ışık yapısı, hem dalga hem de tanecik özelliği gösterdiği şeklindedir. Işık, hem dalga hem de tanecik özelliği göstermektedir. Güneş, Dünya mızın ısı ve ışık kaynağıdır. Ancak Güneş Dünya mıza en yakın ışık kaynağı olmasına rağmen Dünya ya 50 milyon km. uzaklıktadır. Resim 04.02: Işık ışınları Resim 04.0: Su dolu bardaktaki kaşık Geceleri, Güneş ten gelen ışınlar Dünya mızın diğer yarısına ulaştığından dolayı, cisimleri farklı ışık kaynakları ile görebiliriz. Bir cismi görebilmemiz için ya o cisim ışık kaynağı olmalı yada o cisim herhangi bir ışık kaynağından çıkan ışınları yansıtmalıdır. 88

189 Resim de görüldüğü gibi hem cisimleri hem de ışık ışınlarının yansıması sonucu göl yüzeyini görebilmekteyiz. Işık, üzerine düştüğü cismin yüzeyinin durumuna göre iki şekilde yansımaktadır.. Düzgün Yansıma 2. Dağınık Yansıma Düzgün Yansıma Şekil 04.0: Düzgün yansıma Şekil 04.0 de görüldüğü gibi, ışığın üzerine düştüğü cismin yüzeyi düzgün veya pürüzsüz ise yansıyan ışınlar belirli bir yönde yansır. Bu olaya ışığın düzgün yansıması denir. Dağınık Yansıma Şekil 04.02: Dağınık Yansıma 89

190 Şekil de, ışığın üzerine düştüğü cismin yüzeyi düz değil de pürüzlü ise ışınlar farklı doğrultularda yansır. Bu tür yansımalara dağınık yansıma denir. Gelen ışın Normal Yansıtıcı ışın Sonuç olarak, ışığın yansıtıcı engele çarparak yine geldiği ortama dönmesine yansıma denir. Yansıma belli kurallara göre oluşur. Buna Yansıma Kanunları denir. i r Yansıtıcı Yüzey Şekil 04.03: Yansıma 4.. Yansıma Kanunları. Gelme açısı (i), yansıma açısına (r) eşittir. 2. Gelen ışın, yansıyan ışın ve yüzeyin normali (N) aynı düzlemde bulunur. Gelme açısı (i), gelen ışın ile yüzeyin normali arasındaki açıdır. Yansıma açısı (r), yansıyan ışın ile yüzeyin normali arasındaki açıdır. Yüzey normali, gelen ışının yansıtıcı yüzeye değdiği noktada, yansıtıcı yüzeyden çizilen dik doğruya denir. Cisim Görüntü Ayna Şekil 04.04: Düz ayna Şekil deki düz aynadaki bir cismin görüntüsünü bulmak için cisimden çıkartılan en az iki ışını aynadan yansıtmak gerekir. Yansıyan ışınlar kesişmediğinden, yansıyan ışınların uzantıları çizilerek görüntü yeri belirlenir. 90

191 Şekil de kalemin düz aynada görüntüsü çizilmiştir. Düz aynada bir cismin görüntüsünü çizebilmek yada bulmak için tüm noktaların görüntüsünün simetrisini bulmak yerine, cismin uç noktalarından uzantılar çizilir ve cismin uç noktalarının çıkan uzantılar birleştirilir. Böylece düz aynada cismin görüntüsü çizilmiş olur Düz Aynada Görüntü Özellikleri. Görüntü zahiridir. Yani sadece gözle görülür, herhangi bir perdeye düşürülemez. Şekil 04.05: Kalemin düz aynada görüntüsü Boks, taekwando, karete gibi sporlar yapılırken düz ayna önünde çalışma yapılır. Şekil 04.06: Aynada çalışan sporcu 2. Görüntü boyu (H g ), cismin boyuna (H c ) eşittir (H c = H g ). H c H g Düz Ayna Şekil 04.07: Düz aynada cisim ve görüntünün boyu 3. Cismin herhangi bir noktasının aynaya uzaklığı (d c ), görüntüsünün o noktasının aynaya uzaklığına(d g ) eşittir (d c = d g ). 9

192 d c d g Düz Ayna Şekil 04.08: Düz aynada bir noktanın uzaklığı 4. Düz aynaya v hızıyla yaklaşan bir cisimde, görüntüde aynaya v hızıyla yaklaşır. Cisim ile görüntü birbirine 2v hızıyla yaklaşır. V V Düz Ayna Şekil 04.09: Düz aynada cisim ve görüntü hızı 5. Aralarında açısı olan iki düz aynadaki görüntü sayısı, n = 360 formülü ile bulunur. Burada n görüntü sayısı, ise derece cinsinden açının sembolüdür. ÖRNEK : Şekil 04.0 da aralarında 90 olan iki düz ayna arasına bir mum konulmuştur. Aynalardaki görüntü sayısı kaçtır? Şekil 04.0: İki aynadaki görüntüler 92

193 ÇÖZÜM: n = 360 n = n = 4 n = 3 görüntü oluşur. 6. Bir düz aynaya gelen bir ışın, ayna açısı kadar döndürülürse yansıyan ışın, önceki doğrultudan 2 açısı kadar döner. Gelen ışın Yansıyan ışın açısı kadar döndürüldüğünde yansıyan ışın 2 açısı kadar döndürüldüğünde aynanın konumu Şekil 04.: açısı kadar döndürülen aynada görüntü Şekil 04. de gelen ışın ve yansıyan ışın gösterilmiş olup, ayna açısı kadar döndürüldüğünde yansıyan ışın ile yansıyan ışın arasındaki açı 2 dır. Düz aynadaki görüntü özelliklerine ek olarak düz aynanın görüş alanına da ekleyebilirsiniz. Bir düz aynaya bakan gözün, aynada görebildiği bölüme (uzay parçasına) görüş alanı denir. Göz Şekil 04.2 de Görüş alanı görüldüğü gibi görüş alanını bulabilmek için gözden düz aynanın iki kenarına ışınlar gönderilir. Gönderilen ışınlardan, Şekil 04.2: Düz aynada görüş alanı 93

194 yansıyan ışınlar arasındaki bölge (uzay parçası) görüş alanıdır. ÖRNEK 2: Şekil 04.3 deki düz aynaya A ve B noktalarından bakan gözlemcilerden görüş alanlarını bulunuz? Şekil 4.3: Düz ayna ÇÖZÜM: Bir düz aynada görüş alanını bulmak için gözden, aynanın uçlarına ışın gönderilir, yansıyan ışınlar arasındaki bölge görüş alanıdır. Şekil 04.4: A ve B noktalarının görüş alanları Şekil 04.4 de çizilen görüş alanlarına göre A ve B gözlerinin görüş alanları çizilmiştir. Görüntü özelliklerini şekil 04.5 de gösterilen Paralaks Yöntemi ile de açıklamak mümkündür. Paralaks yöntemi, görüş açısında kaymadan kaynaklanan, cisimlerin uzaklıklarına göre iki boyutlu görme düzlemindeki konum değiştirmesine denir. Paralaks Yöntemi astronomide gözlenen doğrultular arasındaki açı olarak tanımlanır ve Dünya ya uzaklığı en fazla 3000 ışık yılı uzaklıktaki yıldızların uzaklıklarını bulmada kullanılır. Dünya yörüngesi üzerinde 6 ayda bir yapılan gözlemlerde, yakındaki yıldızlar, uzaktaki yıldızların önünde yer değiştiriyormuş gibi görünürler. Bu yer değiştirme yıldızların Dünya ya uzaklığı ile ters orantılıdır. Şekil 04.5: Paralaks Yöntemi 94

195 4..3 Küresel Aynalar FİZİK 7 Düz aynada farklı olarak küresel ayna dediğimiz yarıçapı r olan bir kürenin tümsek yada çukur kısmından yapılan aynalarda optiğin konusudur. M r Çukur ayna M r Çukur ayna (a) (b) Şekil 04.6: Çukur ayna Şekil 04.6 da gösterilen yarıçapı r olan kürenin çukur kısmı parlatılarak, ayna yapılırsa bu tür küresel aynalara çukur ayna denir. r M r M (a) (b) Şekil 04.7: Tümsek ayna Şekil 04.7 de görülen yarıçapı r olan bir kürenin tümsek kısmı parlatılarak, ayna yapılırsa bu tür küresel aynalara tümsek ayna denir. 95

196 Asal eksen Asal eksen Şekil 04.8: Çukur ve Tümsek aynada asal eksen Şekil 04.8 de görüldüğü gibi, çukur ve tümsek aynayı ortadan ikiye ayırarak merkezden geçen eksene asal eksen denir. T T Çukur ayna Tümsek ayna Şekil 04.9: Çukur ve Tümsek aynada tepe noktası Şekil 04.9 da görüldüğü gibi, asal eksen ile aynanın çakıştığı noktaya tepe noktası (T) denir. M f f M Çukur ayna Tümsek ayna Şekil 04.20: Çukur ve Tümsek aynada odak noktası Tepe noktası ile küresel aynanın merkez noktasının (M) tam ortasındaki noktaya odak noktası (f) denir (Şekil 04.20). Çukur aynada ve tümsek aynada odak noktasının tepe noktasına olan uzaklığa ise odak uzaklığı (f) denir. Odak uzaklığı (f) ile aynanın yarıçapı (R) arasında, R = 2f bağıntısı mevcuttur. 96

197 M f f M Çukur ayna Tümsek ayna Şekil 04.2: Çukur ve Tümsek aynada bir ışının yansıması Çukur aynada bazı özel ışınlar vardır.. Asal eksene paralel gelen ışın, odak noktasından geçecek şekilde yansır. M f Çukur ayna Şekil 04.22: Çukur aynada asal eksene paralel gelen ışının yansıması 2. Odak noktasından geçerek gelen ışın, asal eksene paralel gidecek şekilde yansır. M f Çukur ayna Şekil 04.23: Odak noktasından gelen ışının yansıması 97

198 3. Merkezden gelen ışınlar yine merkezden geçecek şekilde yansır. M f Çukur ayna Şekil 04.24: Merkezden gelen ışının yansıması 4. Tepe noktasına gelen ışın, gelen ışınla asal eksen arasındaki açıya eşit açı ile yansır. M f T Çukur ayna Şekil 04.25: Tepe noktasına gelen ışının yansıması Çukur aynada bir cismin görüntüsü ise özel ışınlar kullanılarak çizilir. Çukur Aynada Görüntüler. Cisim sonsuzda ise, cisimden gelen ışınlar asal eksene paralel gelir ve görüntü odakta bir nokta halinde görünür. M f Çukur ayna Şekil 04.26: Çukur aynada sonsuzdaki cismin görüntüsü 98

199 2. Cisim merkezin dışında ise görüntü odak ile merkez arasındadır. Görüntü cisimden küçük, gerçek ve terstir. M f Çukur ayna Şekil 04.27: Çukur aynada merkezin dışında bir cismin görüntüsü 3. Cisim merkezde ise görüntü merkezde oluşur. Görüntü cisimle eşit boyda gerçek ve terstir. M f Çukur ayna Şekil 04.28: Çukur aynada merkezdeki cismin görüntüsü 4. Cisim merkez ile odak arasında ise görüntü merkezin dışındadır. Görüntü cisimden büyük, gerçek ve terstir. M f Çukur ayna Şekil 04.29: Çukur aynada merkez ile odak arasındaki cismin görüntüsü 99

200 5. Cisim odakta ise görüntü sonsuzdadır. Görüntü belirsizdir. M f Sonsuz Çukur ayna Şekil 04.30: Çukur aynada odaktaki cismin görüntüsü 6. Cisim odak ile ayna arasında ise görüntü aynanın arkasındadır. Görüntü, düz, zahiri ve cisimden büyüktür. M f Çukur ayna Şekil 04.3: Çukur aynada odak ile ayna arasındaki cismin görüntüsü Tümsek aynada da özel ışınlar mevcuttur.. Tümsek aynada asal eksene paralel gelen ışın, uzantısı odaktan geçecek şekilde yansır. f M Tümsek ayna Şekil 04.32: Tümsek aynada asal eksene paralel gelen ışının yansıması 200

201 2. Tümsek aynada odak noktasına doğru gelen ışın, asal eksene paralel gidecek şekilde yansır. f M Tümsek ayna Şekil 04.33: Tümsek aynada odağa doğru gelen ışının yansıması 3. Tümsek aynada uzantısı merkeze doğru gelen ışın, kendi üzerinden yansır. f M Tümsek ayna Şekil 04.34: Tümsek aynada merkeze doğru gelen ışının yansıması 4. Tümsek aynada tepe noktasına gelen ışın, asal eksenle eşit açı yapacak şekilde yansır. f M Tümsek ayna Şekil 04.35: Tümsek aynada tepe noktasına gelen ışının yansıması 20

202 Tümsek aynada odak ve merkez aynanın içerisinde olması nedeniyle çukur aynadaki gibi görüntünün yeri farklı konumlarda olmaz. Tümsek aynada cisim nerede olursa olsun görüntü her zaman ayna ile odak noktası arasındadır. f M Tümsek ayna Şekil 04.36: Tümsek aynada cismin görüntüsü Tümsek aynada görüntü her zaman düz, zahiri ve cismin boyundan küçüktür. Sonsuzdaki cismin tümsek aynadaki görüntüsü odak noktasında bir nokta halindedir. Tümsek aynada cisim aynaya yaklaştıkça görüntünün boyu değişir. ÖRNEK 3: f M f. ayna 2. ayna Şekil 04.37: İki çukur ayna Şekil deki çukur aynalardaki cismin. aynadaki görüntüsünü ve bu görüntünün 2. aynadaki görüntüsünü bulunuz (Her iki aynanın merkezi aynı noktadadır)? ÇÖZÜM: Cismin öncelikle. aynadaki görüntüsünü bulmak gerekir. Bunun için cisimden asal eksene paralel bir ışın gönderip, yansıyan ışını odaktan geçirme- 202

203 miz gerekir. Ayrıca bir ışında tepe noktasına bir ışın gönderip asal eksen ile yaptığı açıya eşit açı yapacak şekilde yansıtmamız gerekir. f M f Şekil 04.38:. Aynadaki görüntü. aynadaki görüntüyü çizmiş olduk. Aynı işlemi şimdide 2. ayna için yapmamız gerekir. f M f Şekil 04.39: 2. aynadaki görüntü 2. aynadaki görüntüyü de çizdiğimizde görüntünün düz ve cisimden büyük olduğunu tespit etmiş oluruz. 203

204 ÖRNEK 4: K M f f M 2. Ayna. Ayna Şekil 04.40: İki tümsek ayna Şekil deki tümsek aynaya gelen K ışını 2. aynadan yansımasını çiziniz? ÇÖZÜM: Bir tümsek aynanın odak noktasına doğru gelen ışın, asal eksene paralel yansır. K M f f M 2. Ayna. Ayna Şekil 04.4: K ışınının. aynadan yansıması Bir tümsek aynada asal eksene paralel gelen ışın, uzantısı odaktan geçecek şekilde yansır. K M f f M 2. Ayna. Ayna Şekil 04.42: K ışınının 2. aynadan yansıması 204

205 ÖRNEK 5: f f f f M f Şekil 04.43: K ışınının 2. aynadan yansıması Şekil deki çukur aynanın merkezindeki cismin, çukur aynadaki görüntüsü ile düz aynadaki görüntüsünün arasındaki uzaklık kaç f tir? ÇÖZÜM: Çukur aynanın merkezindeki cismin görüntüsü yine merkezdedir. Bir cismin düz aynadaki görüntüsünün aynaya uzaklığı, cismin aynaya uzaklığına eşittir. f f f f M f Şekil 04.44: Cismin çukur aynada görüntüsü Cismin çukur aynadaki görüntüsü merkezde oluşur. 205

206 f f f f f f M f 2f 2f Şekil 04.45: Çukur aynadaki görüntünün düz aynadaki görüntüsü Cismin düz aynadaki görüntüsü ise 2f uzaklıktadır. İki görüntü arası uzaklık ise 2f + 2f = 4f uzaklığında olduğu bulunur. Küresel aynalarda cismin boyu ile görüntü boyu arasındaki ilişki, odak uzaklığı ve cismin odağa uzaklığına bağlıdır. Küresel aynalarda; olarak gösterilirse; f = Odak uzaklığı H c = Cismin boyu H g = Görüntünün boyu D c = Cismin aynaya olan uzaklığı D g = Görüntünün aynaya olan uzaklığı S c = Cismin odak noktasına olan uzaklığı S g = Görüntünün odak noktasına olan uzaklığı Hc Sc = = f = D Hg f Sg D = + ± f ± Dc ± Dc c g formülleri ile hesaplama yapılır. Burada gerçek uzaklıklar için (+), zahiri uzaklıklar için ( ) alınması gerekir. ÖRNEK 6: (999 ÖSS) K L M N O P Şekil 04.46: KLOMNP asal ekseni 206

207 Bir küresel ayna tepe noktası 0 da olacak, asal ekseni de şekildeki KLMNOP doğrusuyla çakışacak biçimde yerleştiriliyor. L ye konulan bir cismin görüntüsü, kendinden büyük olarak NP arasında oluşuyor. Buna göre, aynanın cinsi ve odağın yeri için ne söylenebilir? Aynanın cinsi Odağın yeri A. Çukur KL arasında B. Çukur LO arasında C. Tümsek OM arasında D. Tümsek MN arasında E. Tümsek NP arasında ÇÖZÜM: Görüntü aynanın arkasında ve cisimden büyük ise aynanın cinsi çukur ayna olmalıdır. Çukur aynada odak ile tepe noktası arasındaki cisimlerin görüntüsü daha büyük oluşur. Bu nedenle odak noktası KL arasında olmalıdır. F K L O M N P Şekil 04.47: Odak noktası ve görüntü Doğru cevap A dır. ÖRNEK 7: Odak uzaklığı 30 cm olan bir çukur aynanın önüne 5 cm boyunda bir kalem konuluyor ve cm boyunda gerçek görüntü elde ediliyor. Bu duruma göre cismin (D c ) ve görüntünün (D g ) aynaya olan uzaklığını bulunuz? ÇÖZÜM: H c = 5 cm. H g = cm. dir. Cismin görüntüsünü çukur aynada özel ışınları kullanarak çizmeliyiz. Çizilen cisim ve görüntüyü çizdikten sonra formüller ile sonuca ulaşabiliriz. 207

208 Hc Sc = Hg f 5 Sc = 30 S c. = S c = 50 cm olarak bulunur. Hc = f Hg S 5 = 30 Sg g 5.S g = 30. M Şekil 04.48: Cismin görüntüsü f S g = 6 cm olur. Şekil dan yararlanarak, D c = f + S c yazılabilir. D c = D c = 80 cm bulunur. Aynı şekilde, D g = f + S g D g = D g = 36 cm sonucuna ulaşılır. ÖRNEK 8: (997 ÖSS) M N P R S I K Asal Eksen Şekil

209 Noktasal K ışık kaynağından çıkan I ışık ışını, çukur aynadan şekildeki gibi yansıyor. MN = NP = PR = RS olduğuna göre, çukur aynanın odak noktası nerelerdir? A) P de B) PR arasında C) R de D) RS arasında E) S de ÇÖZÜM: Gelme ve yansıma açıları birbirine eşittir. Normal yani gelme ve yansımanın ortasındaki dikme S den çizildiğine göre S aynaya 2f uzaklıktadır. Yani S noktası aynanın merkezidir. Buna göre P de odak noktasıdır. Çünkü noktalar arası uzaklıklar eşittir. Doğru cevap bu duruma göre A dır. Birden fazla ayna kullanılarak, fonksiyonel optik alet tasarlanabilir. Bu optik aletler ile yaşantımızda kolaylıklar sağlanabilir. ÖRNEK 9: K F f f Şekil Düz ve çukur ayna Şekil deki düz aynaya, asal eksene paralel gelen K ışını çukur aynadan nasıl yansır? ÇÖZÜM: Düz aynaya dik gelen bir ışık ışını geldiği doğrultuda yansır. Buda çukur aynada, asal eksene paralel bir ışın şeklinde gelecektir. Çukur aynaya paralel gelen ışın ise odaktan yansıyacak şekilde yansıyacaktır. K f K Şekil 04.5 Çukur aynadan yansıyan K ışını F f 209

210 ÖRNEK 0: (997 ÖSS) F f f K Şekil Tümsek ve düz ayna Şekil deki aynalardan, düz aynaya gelen K ışını tümsek aynadan nasıl yansır? ÇÖZÜM: Düz ayna gelen ışın, yansıma konularına göre geldiği açı ile yansıma açısı eşit olacak şekilde yansır. Düz aynadan yansıyan ışın tümsek aynanın odağına gelecek şekilde yansır. Aynı ışın tümsek aynadan asal eksene paralel gidecek şekilde yansıyacaktır. K F f f K Şekil Düz ve tümsek aynadan K ışınının yansıması 20

211 4. ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak doldurunuz. Zahiri Merkez Görüntü Aynı Eşit. Düz aynada cismin boyu, görüntünün boyuna..tir. 2. Yansıma kanununa göre, gelen ışın, yansıyan ışın ve yüzeyin normali. düzlemdedir. 3. Düz aynada zahiridir. 4. Çukur aynanın merkezindeki cismin görüntüsü.de oluşur. 5. Tümsek aynalarda görüntü daima..dir. 4. ETKİNLİKLER: DOĞRU YANLIŞ Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız. (.). Işık, hem dalga hem de tanecik özelliği göstermektedir. (.) 2. Yansıma kanunlarına göre, gelme açısı yansıma açısına eşittir. (.) 3. Görüş açısında kaymadan kaynaklanan, cisimlerin uzaklıklarına göre iki boyutlu görme düzlemindeki konum değiştirmeye Paralaks Yöntemi denir. (.) 4. Aralarında açısı olan iki düz aynadaki görüntü sayısı n = 360 formülü ile bulunur. (.) 5. Çukur aynanın odağındaki cismin görüntüsü yine odakta oluşur. (.) 6. Tümsek aynanın önüne koyulan cismin görüntüsü daima ters, zahiri ve cismin boyundan büyüktür. (.) 7. Küresel aynalarda Hc Dc = formülü vardır. Hg Dg 2

212 4.2 IŞIĞIN KIRILMASI 4.2. Işığın Kırılması Bir bardağa eğik olarak bir kalemi yada çubuğu batırıp, bardağa yandan bakıldığında, çubuk iki parça görülür yani çubuk kırılmış gibi görülür. Aynı şekilde, ışıkta bir ortamdan başka bir ortama geçerken kırılır. Kırılma olayı, bir ortamdan gelen ışığın ikinci bir ortama geçerken doğrultusunu değiştirmesiyle açıklanabilir. Işık kırılma olayında sadece doğrultusunu değil, hızını da değiştirir. Şekil de görüldüğü gibi I. ortamdan gelen ışın aynı ortamda gelme açısına eşit açı ile yani yansıma açısı ile yansır. Bu ışına yansıyan ışın denir. I. ortamdan gelen ışın II. ortama geçtiğinde doğrultusunu değiştirir ve kırılır. Bu ışına kırılan ışın denir. Kırılan ışın ile normal arasındaki açıya kırılma açısı denir. Resim 04.03: Suda çubuğun kırık görülmesi Gelen ışın Kırılma açısı Normal Şekil Bir ışığın kırılması I. ORTAM Yansıyan ışın Kırılan ışın II. ORTAM Kırılma olayı bazı kurallara göre oluşur. Bu kurallara kırılma kanunları denir. İki ortamın birleştiği doğru parçasına ayırıcı yüzey denir. Kırılma olayı, ortamların kırılma indisine (n) bağlıdır. Kırılma indisi, ışığın boşluktaki hızının (c), o ortamdaki hızına (v) oranıdır. n = c v i r 22

213 Kırılma Kanunları, Su Madde Etil Alkol Hava Co 2 Cam Buz Kırılma indisi,33 (20 C),362 (20 C),0 (0 C),0 (0 C),5 (22 C),3 (0 C) Tablo 04.0: Bazı maddelerin kırılma indisleri. Gelen ışın, normal ve kırılan ışın aynı düzlemdedir. 2. Gelme açısının sinüsünün, kırılma açısının sinüsüne oranı sabittir. Bu sabit ikinci ortamın kırılma indisinin, birinci ortamın kırılma indisine oranına eşittir. Sin i n2 v = Sin r n = n2, = v2 n.sin i = n 2.Sin r Bu bağıntıya Snell (Sinel) bağıntısı denir. Burada n ve n 2 sırasıyla. ve 2. ortamın kırılma indisi, i ve r sırasıyla gelme ve kırılma açısıdır. ÖRNEK : Kırılma indisi 0,8 olan bir ortamdan, normal ile 53 lik açı yapacak şekilde gelen ışın, n 2 ortamına geçtiğinde kırılma açısı 30 oluyor. Buna göre n 2 ortamının kırılma indisini bulunuz (Sin 53 = 0,8, Sin 30 = 0,5)? 53 n = 0,8 ÇÖZÜM: n.sin i = n 2.Sin r 0,8.Sin 53 = n 2.Sin30 0,8.0,8 = n 2.0,5 0,64 = n 2.0,5 0, 64 n 2 = 05, n 2 =,28 olarak bulunur. 30 Şekil Farklı ortamda ışığın kırılması n 2 23

214 ÖRNEK 2: Şekil daki 37 lik açı ile gelen ışığın hızı m/s dir. Bu ışık diğer ortama geçtiğinde kırılma açısı 53 olduğuna göre, bu ışığın kırıldıktan sonra hızı kaç m/s olur (Sin 37 = 0,6, Sin 53 = 0,8)? olur. ÇÖZÜM: Sin i = Sin r Sin 37 Sin 53 v v = 6. 0 v2 6 06, = , v2 0,6. v 2 = 0, , v 2 = , v 2 = m/s 2 6 Işık ışınları kırılırken, ortama bağlı olarak kırılır. Yani az yoğun ortamdan çok yoğun ortama geçişi ile çok yoğun ortamdan az yoğun ortama geçişte bazı farklılıklar gösterir. Kırıcılık indisi büyük olan ortam çok kırıcı ortam, kırılma indisi küçük olan ortam az kırıcı ortam olarak adlandırılır. a) Işığın az kırıcı ortamdan, çok kırıcı ortama geçişi, N Şekil Işığın kırılması n = 0,8 n 2 n Ayırıcı yüzey i r n 2 > n i > r n 2 Şekil Işığın çok kırıcı ortama geçişi 24

215 Işık az kırıcı ortamdan, çok kırıcı ortama geçerken normale yaklaşarak kırılır. Şekil de görüldüğü gibi n az kırıcı n 2 çok kırıcı ortamdır. Şekil de görüldüğü gibi az kırıcı ortamdan çok kırıcı ortam arasındaki ayırıcı yüzeye dik gelen ışın, kırılmadan yoluna devam eder. Ayırıcı yüzey n n 2 > n n 2 Şekil Işığın çok kırıcı ortama dik gelişi b) Işığın çok kırıcı ortamdan az kırıcı ortama geçişi Şekil da görüldüğü gibi ışık çok yoğun ortamdan az kırıcı ortama dik geliyorsa ışık kırılmadan yoluna devam eder. N Ayırıcı yüzey n n > n 2 n 2 Şekil Işığın az kırıcı dik gelişi 25

216 N i s Ayırıcı yüzey n n > n 2 n 2 Şekil da görüldüğü gibi, az kırıcı ortama geçerken, kırılma açısı 90 olduğunda geliş açısına sınır açısı denir, i s ile gösterilir. Şekil Işığın az kırıcı ortama sınır açısı ile geçişi Şekil 04.6 deki gibi ışık, çok yoğun ortamdan, az kırıcı ortama geçerken gelme açısı sınır açısından küçük açıyla gelirse, normalden uzaklaşarak kırılır. Ayırıcı yüzey i r n n 2 n > n 2 i < r Şekil 04.6 Işığın az kırıcı ortama sınır açısından küçük açıyla geçişi Ayırıcı yüzey i N r n > n 2 n n n 2 2 Şekil de görüldüğü gibi, ışık çok yoğun ortamdan az yoğun ortama gelirken, gelme açısı sınır açısından büyük ise az yoğun ortama geçemez. Bu durumda ışık, yansıma kanunlarına göre yansır, bu olaya tam yansıma denir (i = r). Şekil Tam yansıma ve sınır açısı sadece çok yoğun ortamdan az yoğun ortama geçen ışınlarda söz konusudur. 26

217 Sudan havaya geçen ışın için sınır açısı 48 dir. Camdan havaya geçen ışın için sınır açısı 42 dir. Camdan suya geçen ışın için sınır açısı 63 dir. ÖRNEK 3: (2008 ÖSS) X Şekil Işığın beş ortamdan geçişi Y Arakesitleri birbirine paralel olan K, L, M, N, P saydam ortamların X noktasından giren I ışık ışını Y noktasına kadar şekildeki yolu izliyor. Buna göre, bu ortamdan hangi ikisinin, ışığı kırma indisi birbirine eşittir. A) K ile M nin B) K ile N nin C) L ile N nin D) L ile P nin E) M ile P nin ÇÖZÜM: Ortamların kırılma indislerine n K, n L, n M, n N ve n p olarak adlandırabiliriz. Kırılma açısı ise sırasıyla i, i 2, i 3, i 4 ve i 5 yazabiliriz. Kırılma yasasına göre; olur. n K. Sin i = n L. Sin i 2 = n m. Sin i 3 = n N. Sin i 4 = n P. Sin i 5 27

218 Bu denklemde kırılma açıları eşit olan ortamların kırılma indisleri de eşittir. Şekil dikkatlice incelenirse L ve N ortamlarında aynı ışın için kırılma açıları da eşittir. Bu nedenle n L = n N dır. Doğru cevap C dir Görünür Derinlik Havuz yada denizin dibine doğru bakıldığında, dipte bir cismi yakın gördüğünüzü hatırlarsınız. Göz ile cisim aynı ortamda ise cismi olduğu Göz yerde görürüz. Şekil de görüldüğü gibi, taşa bakan gözlemci taşı yakında görünür. a) Az kırıcı ortamdan çok kırıcı ortamı gözlem, Az kırıcı ortamdan çok kırıcı ortama bakan gözlemci, cismi gerçek yerinden daha yakın görür. Taş Şekil Havuz dibindeki taş Havuz Göz N Hava d Su K d K Şekil Yakın görme 28

219 b) Çok kırıcı ortamdan az kırıcı ortamı gözlem, Çok kırıcı ortamdan az kırıcı ortama bakan gözlemci, cismi gerçek yerinden daha uzakta görür. L N L d Hava Su K d K Göz Şekil Uzak görme Şekil ve ya göre, d, gerçek uzaklık, d ı, görünür uzaklık, n göz, gözün bulunduğu ortamın kırılma indisi, n cisim, cismin bulunduğu ortamın kırılma indisi, ise, g z d ı = d. n n ö cisim formülü ile hesaplama yapılabilir. 29

220 ÖRNEK 4: Şekil deki cankurtaran yüzücüye bakıyor. Havanın kırılma indisi, suyun kırılma indisi,33 olduğuna göre cankurtaran yüzücüyü kaç cm de görür? ÇÖZÜM: n d ı göz = d. n cisim d ı = 532., 33 d ı = 400 cm. Yüzücü olarak bulunur. Hava ortamından bakan cankurtaran Şekil Cankurtaran ve yüzücü az yoğun ortamdan bakmaktadır. Bu nedenle yüzücüyü yakın görür. Işığın kırılması her zaman birbirine paralel yüzeylerde görmek mümkün olmayabilir. Birbirine paralel olmayan iki düzlem arasında kalan saydam ortamlarda ışığın kırılmasını incelemek için ışık prizmaları kullanılır. Hava N Cam A D Şekil Işık prizması Hava Su Cankurtaran N Hava Dik kesiti üçgen olan ortamlara ışık prizması denir. Şekil de hava ortamından açısı ile gelen ışın, cam ortamına geçerken kırılır. Cam ortamından geçen ışın yine kırılarak, kırılma açısı olacak şekilde kırılır ve hava ortamına geçer. açısı, açısından farklıdır. Şekil deki D açısı sapma açısı olup, D = + A ile bulunabilir. 532 cm 220

221 ÖRNEK 5: Şekil daki prizmaya göre sapma açısını bulunuz? 50 ÇÖZÜM: N N Gelme açısı = 70 dir. Kırılma açısı = D= + A D = D = 80 Şekil Sapma bulunur. Turuncu Yeşil N Bir ortamdan farklı bir ortama geçen farklı ışınlar farklı miktarlarda kırılacağından, biri diğerinden az kırılır. Hava Su Yeşil Turuncu Şekil Yeşil ve Turuncu ışığın kırılması Şekil de, Y yeşil rengi, T turuncu rengi simgelemektedir. Y ve T renklerine ait ışınlar aynı ortamdan, aynı açıyla gelmelerine rağmen farklı açılarda, farklı kırılma indisine sahipmiş gibi kırılırlar. Renk MOR MAVİ YEŞİL SARI TURUNCU KIRMIZI Kırılma indisi,532,528,59,57,54,53 Tablo 04.02: Crown camının görünür ışınları için kırılma indisleri Beyaz ışık, renklerin karışımıdır. Beyaz ışığı bir prizmaya gönderdiğimizde ışık renklere ayrılır ve bu renkler farklı miktarlarda kırılır. 22

222 Şekil 04.7 de görüldüğü gibi beyaz ışık hava ortamından cam ortamına geçerken kırılır ve renklere ayrılır. Kırılma, ışığın dalga boylarına göre gerçekleşir. Kırmızı ışığın dalga boyu en büyük, mor ışığın dalga boyu en küçüktür., kırılma indisidir. Beyaz ışık Kırmızı Turuncu Sarı Yeşil Hava Cam Hava Mavi Mor Şekil 04.7 Prizmada beyaz ışığın kırılması Kırmızı Turuncu Sarı Yeşil Mavi Mor Bu duruma göre kırılma en az kırmızıdadır. Sonrada sırasıyla turuncu, sarı, yeşil, mavi ve mor şeklindedir. Mor en fazla kırılmaya uğrayan ışıktır. Işığın prizmadan geçerek, renklere ayrılması olayına dispersiyon yada ayrılma olarak adlandırılır. Işık her zaman bir ortamdan farklı ortama geçemeyebilir. Yani her durumda kırılma olmayabilir. N N N N Şekil de görüldüğü gibi, su ortamından hava ortamına yani çok kırıcı ortamdan, az kırıcı ortama geçerken gelme açısı; Hava Su Şekil Sudan havaya geçen ışınlar 222

223 0 iken, ışık hava ortamına direk geçer. 0 ile 48 iken, ışık hava ortamına geçer, açı büyüdükçe kırılma açısı artar. 48 iken, ışık ayırıcı yüzeyde kırılır. 48 den büyük ise, ışık kırılmaz, tam yansıma oluşur. Resim deki gökkuşağı, Resim 04.04: Gökkuşağı bulunduğumuz yerden uzak yerlere yağmur yağarken ışığın kırılması sonucunda oluşur. Güneş ten gelen ışık ışınları yağmur yağarken renklere ayrılır ve bu sayede görsel zevk olan gökkuşağı oluşur. Bir tam yansıma sonucu oluşan gökkuşağı b) İki tam yansıma sonucu oluşan gökkuşağı Resim 04.05: Bir ve iki tam yansıma sonucu oluşan gökkuşakları 223

224 4.2 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak doldurunuz. Sınır Hava Dik Yaklaşacak Kırılma. Bir ışığın bir ortamdan başka bir ortama geçişinde doğrultu ve hızını değiştirmesine denir. 2. Işığın kırılma olayında, kırılma açısının 90 olduğunda, geliş açısına açısı denir. 3. Işık, az kırıcı ortamdan çok kırıcı ortama geçerken, normale. şekilde kırılır. 4. Camdan.ya geçen ışın için sınır açısı 42 dir. 5. kesiti üçgen olan ortamlara ışık prizması denir. 4.2 ETKİNLİKLER: DOĞRU YANLIŞ Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız. (.). Snell bağıntısı n. Sin i = n 2. Sin r dir. (.) 2. Bir ortamdan başka bir ortama dik olarak gelen ışın doğrultusunu değiştirmeden yoluna devam eder. (.) 3. Kırılma indisi, o ortamdaki hızın (v), ışığın boşlukta hızına (c) oranıdır. (.) 4. Tam yansıma ve sınır açısı sadece çok yoğun ortamdan az yoğun ortama geçen ışınlarda söz konusudur. (.) 5. Bir prizmada beyaz ışığın kırılması sonucu kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi ve mor renkleri oluşur. 224

225 4.3 İNCE VE KALIN KENARLI MERCEK FİZİK 7 İki küresel yüzey veya bir küresel, bir düzlem yüzey arasında kalan ortamlara mercek denir. O O Şekil Mercekler İnce kenarlı mercek, iki küre yüzeyin kesişmesiyle, kalın kenarlı mercek ise iki küre yüzeyin birbirine yakınlaştırılmasıyla oluşur. Her iki mercekte R ve R 2 kürelerin eğrilik yarıçapları, M ve M 2 ise kürelerin merkezleridir. İnce ve kalın kenarlı mercekte, kürelerin merkezlerinden geçen asal eksen ile mercek eksenlerinin kesişme noktasına optik merkez denir. R ve R 2 eğrilik yarıçapları tümsek yüzeyler için pozitif (+), çukur yüzeyler için negatif ( ) dir. Uçları orta kısımlarından daha ince olan merceklere ince kenarlı mercek denir. Şekil İnce kenarlı mercek 225

226 Şekil deki tüm mercekler ince kenarlı merceklerin gösterimidir. Uçları orta kısımlarından daha kalın olan merceklere kalın kenarlı mercek denir. Şekil Kalın kenarlı mercek Şekil daki tüm mercekler kalın kenarlı merceklerin gösterimidir. Aynalarda olduğu gibi ışığın toplandığı nokta odak noktası (f), bu noktanın merceğe olan uzaklığına da odak uzaklığı denir. Aynalar ile mercekler arasında odak noktası konusunda farklılık bulunmaktadır. Merceklerde odak uzaklığı, küresel yüzeylerin yarıçaplarının yarısına eşit değildir. Odak uzaklığı; nmercek = ` j. c± ± m f nortam R R2 ile bulunur. Buna göre bir merceğin odak uzaklığı,. Merceğin ve bulunduğu ortamın kırılma indisine, 2. Merceği oluşturan küresel yüzeylerin eğrilik yarıçaplarına, 3. Işığın cinsine, bağlıdır. ÖRNEK 6: Şekil daki merceğin kırılma indisi 2 ve eğrilik yarıçapları 20 şer cm dir. Bu merceğin odak uzaklığı 0 cm olduğuna göre merceğin bulunduğu ortamın kırılma indisini bulunuz? R = 20 cm Şekil İnce kenarlı mercek R 2 = 20 cm 226

227 ÇÖZÜM: nmercek = ` j. c + m f nortam R R2 = c 2 m. ` + j 0 nortam = c 2 m. 2 ` j 0 nortam 20 = c 2 m. ` j 0 nortam 0 = 2 nortam 2 = 2 nortam 2. n ortam = 2 olarak bulunur. n ortam = Işık ışınları, bulunduğu ortamdan farklı bir kırılma indisli merceğe hem girerken, hem de çıkarken kırılır. (a) Şekil Işığın merceğe giriş ve çıkışta kırılması (b) Şekil de görüldüğü gibi ışığın merceğe giriş ve çıkışındaki kırılma yerine denk kırılma, mercek ekseninde olacak şekilde çizilebilir. (a) Şekil Işığın mercek ekseninde kırılması (b) 227

228 Odak uzaklığı, optik merkez ile odak noktası arasındaki uzaklığa denir. Odak uzaklığı, ince kenarlı mercek için pozitif (+), kalın kenarlı mercek için negatif ( ) tir. İnce kenarlı mercek, ışınları topladığı için yakınsak mercektir. Kalın kenarlı mercek, ışınları dağıttığı için ıraksak mercektir. Merceklerde Özel Işınlar f f f f Şekil İnce ve kalın kenarlı mercek İnce kenarlı merceğin asal eksenine paralel gelen ışın, odak noktasından geçecek şekilde kırılır (Şekil a). Kalın kenarlı merceğin asal eksenine paralel gelen ışın, uzantısı odaktan geçecek şekilde kırılır (Şekil b). f f f f Şekil İnce ve kalın kenarlı mercek İnce kenarlı mercekte, odak noktasından gelen ışın, asal eksene paralel gidecek şekilde kırılır (Şekil a) Kalın kenarlı mercekte, odak noktasından geçecek şekilde gelen ışın, asal eksene paralel gidecek şekilde kırılır (Şekil b). f f f f Şekil 04.8 İnce ve kalın kenarlı mercek 228

229 Hem ince kenarlı mercekte, hem de kalın kenarlı mercekte optik merkeze gelen ışın, aynı doğrultuda ilerler. f f f f Şekil İnce ve kalın kenarlı mercek İnce kenarlı mercekte, optik merkezden 2f uzaklıktan gelen ışın, kırıldıktan sonra diğer 2f uzaklıktan geçer. Kalın kenarlı mercekte, uzantısı 2f uzaklıktan geçecek şekilde gelen ışın, kırıldıktan sonra uzantısı diğer 2f uzaklıktan geçecek şekilde gider. İnce kenarlı mercekler, özel ışınlardan farklı olarak herhangi bir ışının, kırılan ışını, gelen ışına paralel ve optik merkezden geçecek şekilde yardımcı eksen çizilerek bulunur. 2f f f 2f Şekil İnce kenarlı mercekte herhangi bir ışının kırılması Şekil de I ışınına paralel ve optik merkezden geçen yardımcı eksen çizilir. Işığın kırıldığı tarafta odaktan bir dikme çıkılarak, yardımcı odak (f ) çizilir. Kırılan ışın yardımcı odaktan geçer. Kalın kenarlı mercekte herhangi bir ışının kırılması, yine yardımcı eksen çizilerek bulunur. 2f f f f 2f Şekil Kalın kenarlı mercekte herhangi bir ışının kırılması 229

230 Kalın kenarlı merceğe gelen I ışınına paralel yardımcı eksen çizilir. Odak noktasından (f) yardımcı eksene bir dikme inilir ve yardımcı odak (f ) bulunur. Kırılan ışın, yardımcı odaktan çıkacak doğru şekilde çizilir. ÖRNEK 7: Şekil deki ince kenarlı merceğe gelen ışının a) Kırılan ışınını, b) Mercek kalın kenarlı mercek olsa idi kırılan ışını nasıl çizilirdi? Asal Eksen f I f ÇÖZÜM: a) I Şekil İnce kenarlı mercek Asal Eksen f f f Kırılan ışın Şekil İnce kenarlı mercekte kırılan ışın b) f Asal Eksen f Kırılan ışın f Şekil Kalın kenarlı mercekte kırılan ışın Cisimlerin merceklerde görüntüsü, cismin konumuna göre değişir. İnce kenarlı mercekte görüntüyü bulabilmek için, cisimden merceğe iki ışın gönderilir ve kırılan ışınların kesişimi sonucunda cismin görüntüsü oluşur. Genel olarak, 230

231 . Asal eksene paralel ışın gönderilir, 2. Optik merkeze ışın gönderilir. A) Cisim sonsuzda ise; Asal Eksen 2f f f 2f Şekil Sonsuzdaki cismin görüntüsü Görüntü odakta oluşur. Görüntü gerçektir ve noktasaldır. B) Cisim 2f dışında ise; Asal Eksen 2f f f 2f Şekil f den uzak cismin görüntüsü Görüntü odak ile 2f arasındadır. Görüntü gerçek, ters ve cismin boyundan küçüktür. 23

232 C) Cisim 2f de ise; Asal Eksen 2f f f 2f Şekil f deki cismin görüntüsü Görüntü 2f dedir. Görüntü gerçek, ters ve cismin boyuna eşittir. D) Cisim 2f ile f arasında ise; Asal Eksen 2f f f 2f Şekil f deki cismin görüntüsü Görüntü 2f in dışındadır. Görüntü gerçek, ters ve cismin boyundan büyüktür. E) Cisim f de ise; Asal Eksen 2f f f 2f Şekil f deki cismin görüntüsü 232

233 Görüntü sonsuzdadır. F) Cisim f ile mercek arasında ise; 2f f f 2f Şekil Odak ile mercek arasında cismin görüntüsü Görüntü kırılan ışınların uzantılarının kesişimi ile cisim tarafında oluşur. Görüntü sanal, düz ve cismin boyundan büyüktür. Kalın Kenarlı Mercekte Cismin Görüntüsü A) Cisim sonsuzda ise; f f Şekil Sonsuzdaki cismin görüntüsü Görüntü odakta, sanal ve noktasaldır. B) Cisim sonsuz ile mercek arasında ise; 233

234 f f Şekil Sonsuz ile mercek arasındaki cismin görüntüsü Görüntü odak ile mercek arasındadır. Görüntü sanal, düz ve cismin boyundan küçüktür. ÖRNEK 8: 2f f f 2f Şekil İnce kenarlı mercek Şekil daki ince kenarlı mercekte 2f uzaklıktaki cisim v hızıyla merceğe doğru yaklaştırılıyor. Cismin görüntüsü ile ilgili ne söylenebilir? ÇÖZÜM: 2f teki cismin görüntüsü yine 2f te oluşacaktır. Cismin boyuna eşit olacaktır. Cisim 2f ile f arasında iken görüntü 2f den uzaktadır ve cismin boyundan 234

235 büyüktür. Cisim f noktasına geldiğinde ise görüntü sonsuzda olacaktır. Dikkat edilirse görüntü mercekten uzaklaşmakta ve görüntünün boyu büyümektedir. Cisim f ile mercek arasına geldiğinde ise görüntü artık sanaldır ve f ile 2f arasında olacaktır. 2f f f 2f Şekil İnce kenarlı mercek ÖRNEK 9: f Şekil Kalın kenarlı mercek Şekil deki kalın kenarlı merceğin odağındaki cismin görüntüsünü çiziniz? 235

236 ÇÖZÜM: f Şekil Kalın kenarlı mercekte görüntü Görüntü odak ile mercek arasında oluşacaktır. Görüntü sanal, düz ve cismin boyundan küçüktür. Merceklerde görüntüler çizimle bulunabileceği gibi formülle de bulmak mümkündür. Merceklerdeki bağıntılar, aynalardaki bağıntılar ile aynıdır. H c : Cismin boyu, H g : Görüntünün boyu, D c : Cismin merceğe olan uzaklığı, D g : Görüntünün merceğe olan uzaklığı, S c : Cismin odağa uzaklığı, S g : Görüntünün odağa uzaklığı, f : Odak uzaklığı, olarak sembolize edilirse, merceklerde kullanacağımız formüller, Hc Dc Sc = = = f Hg Dg f S ± = ± f Dc Dg g 236

237 şeklinde olur. Bu bağıntıda, görüntü gerçek ise Dg uzaklığı (+), sanal ise ( ) alınmalıdır. Ayrıca odak uzaklığı ince kenarlı mercekte ( ) olarak değerlendirilmelidir. Hg m = = ± H c D D g c Bu bağıntı, merceklerde büyütme eşitliği olarak bilinir. ÖRNEK 20: Odak uzaklığı 30 cm olan bir ince kenarlı mercekteki görüntünün boyu cismin boyunun 3 katı büyüklüğündedir. Görüntü gerçek olduğuna göre cismin merceğe uzaklığı kaç cm dir. 2f f f 2f Şekil İnce kenarlı mercek ÇÖZÜM: Cismin boyu D c Görüntünün boyu 3D c olur. Görüntü gerçek olduğuna göre (+) alınmalıdır. = + f Dc Dg = + 30 Dc 3Dc = Dc 3. Dc = Dc = 20 3 D = 40 cm olarak bulunur. Bunu şekille gösterecek olursak; 237

238 2f f f 2f Şekil 04.0 Görüntünün çizimi ÖRNEK 2: Odak uzaklığı 20 cm olan kalın kenarlı bir merceğin, 60 cm uzaklığa konulan cismin görüntüsü, merceğe kaç cm uzaklıkta oluşur? f 0 f ÇÖZÜM: Şekil Kalın kenarlı mercek Kalın kenarlı mercek olduğundan odak ( ) alınmalıdır. = f Dc Dg = Dg = D 4 = 60 Dg = 5 Dg Dg. = 5. D g = 5 cm g f 0 f Şekil Görüntünün çizimi olur. Buna göre görüntü sanaldır. Görüntü odak ile mercek arasındadır. Görüntüyü çizimle gösterecek olursak; 238

239 ÖRNEK 22: 2007 ÖSS Birbirine paralel I, I 2 ışık ışınları şekildeki yolları izleyerek ıraksak mercekten geçiyor. Bölmeler d aralıklı olduğuna göre, ıraksak merceğin odak uzaklığı kaç d dir? I 2 I Iraksak Mercek d d Asal Eksen Şekil A) B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 ÇÖZÜM: = + f Dc D = f 6d 2d = 3 f 6d 6d = 2 f 6d 2. f = 6d. f = 3d g Doğru cevap C dir. 239

240 ÖRNEK 23: Cismin odağa uzaklığı 25 cm, görüntünün odağa uzaklığı 6 cm olan bir kalın kenarlı mercekte odak uzaklığı kaç cm dir? Asal Eksen 25 cm 6 cm 0 ÇÖZÜM: Sc = f f Sg S c. S g = f = f = f 2 f = 20 cm Şekil Kalın kenarlı mercek olarak bulunur. ÖRNEK 24: Büyütmesi,2 olan bir ince kenarlı mercekte, 0 cm lik bir kalemin görüntüsü kaç cm dir ÇÖZÜM: m = H H H g c olur. g 2, = 0 H g =,2. 0 H g =2 cm Şekil Gözün bölümleri 240

241 Gözlerimizde de şekil da görüldüğü gibi bir lens bulunur. Bu lense kristal lens denilir. Gözümüzün baktığı doğrultuda, var olan objeleri görmek için, bu objelerden çıkan ışınlar, gözümüzdeki kornea tabakasından geçerek, kristal lense düşer ve optik sinirler vasıtası ile beyne iletilir ve görme oluşur. Göz kusurları miyop, hipermetrop ve astigmatlık gözün tam olarak işlevini yerine getirememesinden kaynaklanır. Gözümüzdeki mercek uzak ve yakın cisimleri her zaman uyum sağlayarak görmenin azalması sonucunda, farklı bir mercek yani gözlük kullanılır. Kalın kenarlı mercekte görüntü, her zaman merceğe yakındır. Bu nedenle uzağı görmekte zorluk çeken ya da uzağı az görenler için kalın kenarlı mercek kullanılması gerekir. Uzağı göremeyen miyoplar, kalın kenarlı mercekten oluşan gözlükler kullanırlar(şekil a). Benzer düşünce ile, yakını göremeyenlerde ince kenarlı mercek kullanılırlar. Yakını göremeyen hipermetroplar, ince kenarlı mercekten (a) Kalın kenarlı mercek (b) İnce kenarlı mercek oluşan gözlükler kullanırlar (Şekil Şekil Göz kusurlarında kullanılan mercekler b). Astigmatlık ise şekilleri, cisimleri net görememe olduğundan ince ve kalın kenarlı merceklerden oluşan komplime bir sistem oluşur. Her türlü göz kusurunda merceklerin optik merkezleri gözün merceğine uygun olarak ayarlanmalıdır. Y = f oranına merceğin yakınsaması denir. Büyüklüğün adı Yakınsama Odak Uzaklığı Sembolü Y f Birimi Diyoptri Metre (m) Tablo 04.03: Birim Tablosu Diyoptri birimi, aslında gözlük numarasıdır. Odak uzaklıkları f ve f 2 olan iki mercek birleştirilerek bir gözlük oluşturulursa, birleştirilen sistemin yakınsaması, 24

242 Y = Y + Y 2 olur. Buradan da = ± ± fsistem f f2 bağıntısı ile bulunur. İnce kenarlı merceğin yakınsaması (+) kalın kenarlı merceğin yakınsaması ( ) dir. ÖRNEK 25: Uzağı göremeyen Kaan göz doktoruna gitmekte ve 2 numara gözlük takması gerektiği söylenmektedir. Kaan ın alacağı gözlüğün odak uzaklığı kaç cm dir? ÇÖZÜM: Şekil Gözlük Kaan uzağı göremiyorsa, kalın kenarlı bir mercek kullanacaktır. Yani ( ) işaret alınacaktır. Buna göre; Y = f 2 = f f = 2 f = 0,5 m f = 50 cm bulunur. Yani kalın kenarlı merceğin odak uzaklığı 50 cm dir. 4.3 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak doldurunuz. Odak Kare Diyoptri İndis Sonsuz. Bir merceğin odak uzaklığı, merceğin ve ortamın kırılma lerine küresel yüzeylerin eğrilik yarıçaplarına ve ışığın cinsine bağlıdır. 2. İnce kenarlı bir mercekte asal eksene paralel gelen ışın, tan geçecek şekilde kırılır. 3. Kalın kenarlı bir mercekte, daki cismin görüntüsü odak noktasındadır. 4. Cismin ve görüntünün odağa uzaklıklarının çarpımı, odak uzaklığının. sine eşittir. 5. Yakınsama birimi.. dir. 242

243 4.3 ETKİNLİKLER: DOĞRU YANLIŞ Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız. (.). Bir küresel yüzey yada iki düzlem yüzey arasında kalan ortamlara mercek denir. (.) 2. İnce ve kalın kenarlı merceğin optik merkezine gelen ışın, doğrultusunu değiştirmeden ilerler. Hg Dg (.) 3. Mercekler de büyütme eşitliği m = = ± dir. H c Dc (.) 4. Yakını görememe miyop, uzağı görememe hipermetropluktur. (.) 5. Diyoptri birimi gözlük numarasıdır. 4.4 RENKLER Güneş ışığının Dünya mıza gelmesi sonucunda, yeryüzündeki cisimler bazı renkleri yansıtması sonucu hayatımızda çok önemli olan renkler meydana gelmektedir. Hayatımızdaki renkler estetiğimize, bakış açımıza, psikolojimize, fizyolojimize vb. bir çok olguya etki etmektedir (Şekil 04.09). Renk, ses gibi bir titreşimdir. Cisimleri renkli görmemizi sağlayan üç etki vardır. Renklerin oluşabilmesi için;. Işık 2. Yüzey Şekil Renkler 3. Göz faktörlerinin hepsinin oluşması gerekir. Örneğin ışık olmadığında göremeyiz yada görme engelliler hiçbir cismi ve cisimlerin rengini göremez ve algılayamaz. 243

244 Işık ve renk bir enerjidir. Uzun dalga (kırmızımsı) ışıklara duyarlı olanlara L yada kırmızı, orta dalga (yeşilimsi) ışıklara duyarlı olanlara M yada yeşil, kısa dalga (mavimsi) ışıklara duyarlı olanlara S yada mavi rengine duyarlı hücreler denir. Göze aynı anda gelen farklı miktardaki tek renk ışıklar bu hücrelerde bileşke bir renk olarak görülür. Tek renkli kırmızı ve tek renkli yeşil ışık eşit miktarda ve birlikte göze geldiğinde gözde oluşan algı sarı renktir. Şekil 04.0 Renkli t shirtler Şekil 04.0 da görüldüğü gibi t shirtlerin renkleri birbirinden farklıdır. Cisimler güneş ışığının etkisi altında iken, Güneş ışığında var olan tüm renkleri yansıtmayabilirler, bu renklerden bir kısmını yansıttıklarını görülür. Bir cisim hangi rengi yansıtıyor ise o renkte algılanır. Bir cismin Güneş ışığının tüm renklerini yansıtırsa beyaz, hiçbir rengi yansıtmıyorsa siyah olarak görünür (Şekil 04.). Şekil 04. Siyah ve beyaz t shirt Siyah bir renk değildir. Gözün cismi algılayamamasıdır. 244

245 Saydam cisimler, kendi rengindeki ışıkları güçlü, bu renge yakın renkleri zayıf olarak yansıtır. Saydam olmayan cisimler ise kendi rengindeki ışıkları güçlü, bu renge yakın enerjili komşu renkleri zayıf olarak yansıtırlar. Meydana getirilemeyen Güneş ışığı renklerine ana renkler denir. Bu renkler; Kırmızı Mavi Yeşil Şekil 04.2 Ana renkler Şekil 04.2 de görülen kırmızı, mavi ve yeşil renkler ana renklerdir. Bu üç rengin karışımı beyaz ışığı verir. Kırmızı Mavi Yeşil Şekil 04.3 Ara renkler Işığın ana renklerinin aynı oranda ikili karışımları ise ikincil yada ara renkler dediğimiz sarı, cyan, magenta renkleridir. Şekil 04.4 deki Venn Şemasına göre; Oluşturulamayan kırmızı, mavi ve yeşil renklerin ana renkler, Ana renklerin eşit oranda birleşmesi sonucu oluşan renklere ikincil renkler Şekil 04.4 Işık renkleri 245

246 Kırmızı + Mavi = Magenta Kırmızı + Yeşil = Sarı Mavi + Yeşil = Cyan Göze birlikte geldiklerinde beyaz ışığı oluşturan renklere tamamlayıcı renkler, Kırmızı + Cyan = Mavi Yeşil Yeşil + Magenta = Kırmızı Mavi Mavi + Sarı = Yeşil Kırmızı Kırmızı, mavi ve yeşil tamamlayıcı renklerin karışımı olduğundan, bu üç rengin karışımı beyaz olarak algılanır. Kırmızı + Mavi + Yeşil = Beyaz Boya renkleri ile ışık renkleri birbiriyle karıştırılmamalıdır. Şekil 04.5 de görüldüğü gibi boya renklerinin ana renkleri sarı, magenta ve cyandır. Işık renklerinde sarı ve mavi renkleri karıştığında beyaz olarak algılanırken, boya renklerinde sarı ve mavi renkleri karıştırıldığında yeşil rengi elde ederiz. Şekil 04.5 Boya renkleri Şekil 04.6 Beyaz ışığın filtrelerden geçirilmesi Şekil 04.6 da beyaz ışık cyan, magenta ve sarı filtrelerden geçirildiğinde sarı, yeşil ve mavi renkler bu filtrelerden güçlü geçer. Son filtreden geçiş sonucunda siyah renk oluşur. 246

247 Şekil 04.7 Beyaz ışığın filtrelerden geçişi Şekil 04.7 (a), (b) ve (c) de görüldüğü gibi filtreler değiştirildiğinde; a) Sarı ve cyan filtrelerinden sadece yeşil renk geçer, buda sarı boya ve cyan boya renklerinin karışımı olan yeşil renktir. b) Sarı ve magenta filtrelerinden sadece kırmızı renk geçer, buda sarı boya ve magenta boya renklerinin karışımı olan kırmızı renktir. c) Cyan ve magenta filtrelerinden sadece mavi renk geçer. Mavi rengi de cyan ve magenta boya renklerinin karışımıdır. 247

248 KÜÇÜK UYGULAMA Eşit büyüklükte kırmızı ve mavi kart hazırlayınız. Gözlerinizi kapatıp, bu kartları karıştırınız. Gözleriniz kapalı iken ellerinizi bu kartların üzerine koyup, konsantre olduğunuzda kırmızı kartın bir sıcak etki, mavi karttan ise serin etki oluşturduğunu hissedeceksiniz. Bu ve buna benzer etkilere göre beyaz ve siyahın bir renk olmadığını söyleyebiliriz. Işığın olmadığı yerde renk olamaz. Hiç görme duyusu olmayan görme engellilere asla renk kavramı verilmemektedir. Kırmızı Kart Mavi Kart Şekil 04.8 Kırmızı ve mavi kart İnsanlar tüm renkleri görebilirken, baykuşlar kızıl ötesi ışığı, mor ötesi ışığı görebilirler. Kedi ve köpekler sadece siyah ve beyaz renkleri algılayabilir. Diğer renkleri ise gri ton olarak görebilirler. 4.4 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak doldurunuz. Titreşim Sıcak Magenta Cyan Siyah Renkler Kırmızı. hayatımızda estetiğe, bakış açılarımıza, psikolojimize, fizyolojimize vb. bir çok olguya etki etmektedir. 2. Renk, ses gibi bir. dir. 3. bir renk değildir. 4. Ana renkler., sarı ve mavidir. 5. Mavi ve yeşilin karışımıyla rengi oluşur. 6. Boya renklerinde ana renkler, ışık renklerindekinden farklıdır. Boya renklerinde ana renkler sarı,. cyandır. 7. Kırmızı rengi vücudumuza. etki hissettirir. 248

249 4.4 ETKİNLİKLER: DOĞRU YANLIŞ Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız. (.). Renklerin oluşabilmesi için ışık, yüzey ve göz faktörlerinin herhangi birinin sağlanması yeterlidir. (.) 2. Işık ve renk bir enerjidir. (.) 3. Ara renkler sarı, cyan ve magentadır. (.) 4. Kırmızı ve yeşil rengin karışımı bize sarıyı verir. (.) 5. Boya renklerinde tüm ana renklerin karışımı beyazı oluşturur. (.) 6. Kedi ve köpekler sadece siyah ve beyaz renklerini görürler. 4.5 ELEKTROMENYETİK DALGALAR Bir ucu sabitlenmiş yayın diğer ucundan oluşturulan sarsıntılar yay dalgalarını oluşturur. Şekil 04.9 Yay dalgaları Şekil Su dalgaları Su yüzeyinde bir temas oluştuğundaki sarsıntılarda su dalgalarıdır. Ufak yada büyük sarsıntılar sonucunda oluşan yay, su ve deprem dalgaları gibi dalgalara mekanik dalgalar denir. Elektromanyetik dalga ise ivmeli hareket yapan elektrik yüklerinin oluşturduğu dalgalardır. Elektromanyetik dalga, elektrik ve manyetik alanlar yüklerden ve yük hareketlerinden oluşur. 249

250 Basit bir sarkacın ucuna yüklü parçacık bağlandığında, cisim elektromanyetik dalga yayar. Şekil 04.2 Elektromanyetik dalga Yüklü bir çubuğu salladığımızda elektromanyetik dalga oluşturmuş oluruz. Şekil Elektromanyetik dalga Yüklü bir cismi yere bıraktığımızda, yerçekimi ivmesi ile düşen cisim, elektromanyetik dalga yayar. Radyo dalgaları, mikrodalgalar, görünür ışıklar, kızıl ötesi ışınlar, mor ötesi ışınlar, x ışınları ve γ ışınları elektromanyetik dalgalardır. Şekil Elektromanyetik dalga 250

251 Enerji (ev) Dalga boyu (m) Frekans (Hz) , ,5 3, , ,3 7, , ,3 0.9 Şekil Elektromanyetik spektrum Elektromanyetik dalgaların hepsi ışık hızıyla hareket eder ve elektromanyetik özelliğe sahiptirler. Birbirleri arasındaki fark frekansları ve dalga boylarıdır. Elektromanyetik dalgaların genel özellikleri:. Enine dalgalardır. 2. Yüklü cisimlerin ivmeli hareketlerinden meydana gelirler. 3. Yüksüz olduklarında elektrik ve manyetik alanda sapmazlar. 4. Elektrik alan, manyetik alan ve yayılma doğrultuları birbirine diktir. 5. Bir doğru boyunca, ışık hızıyla yayılırlar. 6. Yansıma, kırılma, kırınım ve girişim olayları gerçekleşir. 7. Hem dalga hem tanecik özelliği gösterirler ve boşlukta yayılabilirler. 8. Enerji harcanarak elde edildiklerinden E = hc enerjisini taşırlar. 9. Fotonlardan oluşurlar. Elektromanyetik dalgalarda yedi farklı ışından oluşur.. Radyo dalgaları 2. Mikro dalgalar 25

252 3. Kızıl ötesi ışınlar 4. Görünür ışık 5. Mor ötesi (ultraviyole) ışınları 6. x Işınları 7. γ (Gamma) Işınları. Radyo dalgaları Elektromanyetik dalgalar içerisinde ilk olarak bulunan dalgalardır. Radyo dalgalarını ilk olarak Hertz keşfetmiştir. Radyo dalgaları veri taşıma özelliğine sahiptir. Radyo dalgaları, haberleşme sistemlerinde (radyo, TV, cep telefonları, MRI kablosuz bilgisayar ağları vb.) kullanılır (Resim 04.6). Resim 04.06: Haberleşme anteni 2. Mikrodalga ışınlar İletkenler içinde negatif yüklü taneciklerin ivmelendirilmesiyle oluşur. Mikrodalga ışınlar, fırınlarda, Wi fi kablosuz sinyal iletiminde, radar sistemlerinde, uçakların iniş ve kalkışlarında kullanılır. 3. Kızıl ötesi dalgalar 800 yılında Sir William Herschel (Sör Vilyım Herksel) tarafından bulunmuştur. Kızıl ötesi dalgalar, kendi arasında 3 e ayrılır.. Uzak kızılötesi 2. Orta kızılötesi 3. Yakın kızılötesi Kızılötesi dalgalar, tüm sıcak ve soğuk maddeler tarafından soğurulur. Atomlar tarafından emildiklerinde, maddeyi ısıtır. Kızılötesi ışınlar, bilimde, fizik tedavide, fotoğrafçılıkta, spektroskopide, ev, işyeri vb. yerlerin ısıtılmasında, uydularla maden aramada kullanılır. 4. Görünen ışık Görünür ışık, günlük hayatımızda her zaman kullandığımız elektromanyetik dalgadır. İnsan gözünün ışık veya renk olarak algıladığı aralıktır. 252

253 Renk Dalga Boyu (A ) Mor Mavi Yeşil Sarı Turuncu Kırmızı Tablo 04.04: Granür ışık spektrumu Görünür ışığın spektrumunda süreklilik vardır. Her rengin dalga boyu belirli aralıklarda değişmektedir. 5. Mor ötesi ışınlar Alman fizikçi Johann Wilhelm Ritter (Cohn Vilyım Ritir) tarafından bulunmuştur. Dalga boyu görünür ışıktan daha kısadır. Mor ötesi ışınlara ultraviyole (UV) ışınları da denmektedir. Mor ötesi ışınlar kimyasal bağları bozar ve insan derisine ciddi zararlar verir. DNA yapısını bozar ve kanserojen etkisi gösterir. 6. x ışınları Yüksek enerji ve frekansa sahiptir. x ışınlarının diğer adı bu ışınları 895 te bulan Röntgen(Röntgen) den gelmiştir. x ışınları tıpta organ ve kemiklerin görüntülenmesinde ayrıca yüksek enerji fiziğinde ve gökbilim uygulamalarında kullanılır. 7. ( ) Gamma Işınları Gamma ışınları 900 lü yıllarda Villiord (Vilyard) tarafından bulunmuştur. En yüksek enerjili elektromanyetik ışın olan Gamma ışınları, nükleer aktivite ve kozmik kaynaklarda üretilir. Gamma ışınları, tıp dünyasında tedavilerde, teknolojide, metal dökümlerdeki defoların belirlenmesinde kullanılır. 253

254 Yukarıdaki tüm ışınlar, elektromanyetik dalgadır. Gözümüzün gördüğü görünür ışık, elektromanyetik tayf içerisinde belli bir frekansta bulunmaktadır. 400 nm 500 nm 600 nm 700 nm Görünür Işık nm mm Kozmik Işınlar Gama Işınları X Işınları Ultraviole Işınları Kızıl Ötesi Işınları Mikrodalgalar Radyo Dalgaları Elektrik Gücü Şekil : Elektromanyetik tayf Elktromanyetik dalga Orta dalga radyo frekansı FM radyo frekansı Zabıta telsizleri frekansı Eski araç telefonları frekansı Türkiye'deki GSM operatörlerinin frekansları Uydu yayınları (TV) Mikro dalga fırınlar Frekans 00 khz 00 Mhz 400 Mhz 450 Mhz 900 Mhz ve 800 Mhz 0 Ghz 2 Ghz Tablo 04.05: Bazı elektromanyetik dalga frekansları 842 yılında Avusturyalı bilim insanı Christian Andreas Doppler (Kıristian Andıreas Dopler) "kısa dalga özelliği gösteren herhangi bir fiziksel varlığın frekans ve dalga boyunun hareketli (yakınlaşan veya uzaklaşan) bir gözlemci tarafından zaman ve konumlarda farklı algılanır." yargısını ortaya atmıştır. Dalgalar Kayığın Hareket Yönü Dalgalar Kayığın Hareket Yönü (a) Şekil Doppler uygulaması (b) 254

255 Şekil (a) da dalgalar ve kayık birbirine göre ters yönde hareket ederken, dalga tepeleri kayığın hareket etmemesi durumuna göre daha hızlı çarpar. Şekil (b) de dalgalar ve kayık aynı yönde hareket etmektedir. Bu durumda dalga tepeleri kayığın sabit kalması durumunda daha yavaş çarpacaktır. Doppler olayına göre, bir araba korna çalarak ilerlerken, duyduğumuz sesin frekansı, araç yaklaşırken yüksek, araç uzaklaşırken daha düşük hissedilir. V = 0 Gözlemci V = 0 Gözlemci Şekil Doppler uygulaması Elektromanyetik dalgalarda Doppler Olayı, f f ± Vb g = k` j c matematiksel bağıntısı vardır. Bu bağıntıda c >>v b şartıyla sağlanır. Yani kaynağın ve gözlemcinin birbirine göre bağıl hızı, ışık hızından çok çok küçük olması durumudur. Hareketli yakınlaşma durumunda (+), uzaklaşma durumunda ( ) alınmalıdır. Büyüklüğün Adı Gözlenen frekans Kaynağın frekansı Hareketlilerin birbirine göre bağıl hızı Işık hızı Sembolü f g f k v b c Birimi Hz Hz m/s m/s Tablo 04.06: Birim Tablosu 255

256 ÖRNEK 26: Gözlemciye doğru 3 m/s hızla uçan kuşun frekansı 00 Hz dir. Bu durumu Doppler olayına göre gözlenen frekans kaç Hz olur (c = m/s)? ÇÖZÜM: Kuş gözlemciye yaklaşıyor olduğuna göre (+) f f vb g = k ` + j c fg = 00 3 c + 8 m fg = 00^ + 0 h 6 fg = fg = 00, Hz olur. Elektromanyetik dalgalar sabit hızla yayılırlar. Elektromanyetik dalgayı oluşturan elektrik alan ve manyetik alan periyodik olarak artar ve azalır. Herhangi bir anda elektrik alanın, manyetik alana oranı sabit olup, bu sabit ışık hızına eşittir. E = sabit = c B Elektromanyetik dalgaların, hareket yönüne dik gelen düzlemdeki salınımların yönünü tanımlayan özelliğe polarizasyon denir. Görünür ışığın polarizasyonu günlük hayatımızda optiğin kullanım alanlarında, sismolojide ve uziletişim gibi bilim ve teknolojinin Resim 04.07: Kuşun öterek gözlemciye yaklaşması bir çok alanda kullanılmaktadır. 3 çeşit polarizasyon vardır. Z. Çizgisel polarizasyon 2. Dairesel polarizasyon Y x 3. Elipsel polarizasyon Bu üç çeşit polarizasyon, adlarından da anlaşıldığı gibi çizgi, daire ve elips şeklindedir. Şekil Elektromanyetik dalganın yayılması 256

257 4.5 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak doldurunuz. Elektromanyetik Yedi Radar Dalga Mekanik Dik Ultraviyole Orta. Yay, su ve deprem dalgaları dalgalardır. 2. Yüklü bir çubuğu hareket ettirdiğimizde. dalga oluşur. 3. Elektromanyetik dalgaların özelliklerinden biride, elektrik alan, manyetik alan ve yayılma doğrultuları birbirine olmasıdır. 4. Elektromanyetik dalgalar farklı ışından oluşur. 5. Morötesi ışınlar diğer adı. ışınlardır. 6. Mikrodalga ışınlar, fırınlarda, Wi fi kablosuz sinyal sisteminde,.. sistemlerinde, uçakların iniş ve kalkışlarında kullanılır. 7. Kızıl ötesi dalgalar, uzak, ve yakın kızıl ötesi olmak üzere 3 e ayrılır. 8. Doppler olayı, bir hareketlinin frekans ve. boyu hareketli bir gözlemci tarafından zaman ve konumlarda farklılık göstermesidir. 257

258 4.5 ETKİNLİKLER: DOĞRU YANLIŞ Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız. (.). Elektromanyetik dalga, elektrik ve manyetik alanda yüklerden oluşur. (.) 2. Basit bir sarkaç, elektromanyetik dalga oluşturur. (.) 3. Elektromanyetik dalgalar, enine dalgalardır ve fotonlardan oluşur. (.) 4. Elektromanyetik dalgalarda en yüksel frekans Gamma ışınlarına aittir. (.) 5. Görünür ışıkta en yüksek dalga boyu mor, en düşü dalga boyu kırmızı rengine aittir. (.) 6. Türkiye deki GSM operatörleri 900 Mhz ve 800 Mhz frekansına sahiptir. (.) 7. Doppler olayında zaman ve konum farklı algılanabilir. (.) 8. Doppler olayında hareketlilerin birbirine göre bağıl hızı, ışık hızına yakın bir hız olmalıdır. (.) 9. Çizgisel, dairesel ve elipsel polarizasyon olmak üzere 3 çeşit görünür ışık polarizasyonu vardır. 4.6 KIRINIM 0. sınıf dalgalar ünitesinden hatırlayacağınız su dalgalarını incelemek için dalga leğeni kullanılır. Bir dalga leğenine belli bir genişlikte (w) engeller koyduğumuzda belli dalga boylarında ( ) dalgalar gönderelim (Resim 04.08). Resim 04.08: Dalga leğeni 258

259 w > w (a) Şekil Kırınım Olayı (b) w >> olduğunda, yani engeller arası uzaklık dalga boyundan çok çok büyük olduğunda, dalgalar aralıktan geçtikten sonra doğrultusunu değiştirmeden ilerler (Şekil (a)). w = olduğunda yani engeller arası uzaklık yaklaşık olarak dalga boyuna eşit ise durum değişmektedir (Şekil (b)). Bu durumda engelin perdelediği bölgede dalgalanma oluşur. Dalgaların bir aralıktan geçerek dağılması olayına kırınım denir. Kırınımı sadece su dalgalarında değil, ses, yay, ışık dalgaları gibi tüm dalgalarda gözlemek mümkündür. Kırınım olayı oranı e yakın olduğu durumlarda gözlenir. w n Şekil Kırınımda yol farkı 259

260 Şekil da görüldüğü gibi, genişliği w olan bir yarığa gelen ışık demeti, Huygens Prensibine göre yarığın her noktasını, aynı fazda dalga yayan birer ışık kaynağı durumuna getirir. Yarıktaki sonsuz sayıda kaynak düşünülürse, çıkan dalgaların girişimi P noktasında aydınlık ve karanlık saçak oluşturur. Bu saçağa kırınım saçağı denir. P noktasındaki aydınlık yada karanlık saçağın oluşması, K ve K 2 kenarlarındaki noktasal kaynaklardan P noktasına geçen dalgaların aldığı yok farkına bağlıdır. Yol farkı = K A =, 2, 3,.., n ise P noktası, karanlık saçak, Yol farkı = K 2 A = 3, 5,..., n ` + j ise P noktası, aydınlık saçak, oluşur. wxn Yol farkı = K 2 A = w. Sin =. olur. L Karanlık saçaklar için yol farkı X n. Sin θ = n λ L w Aydınlık saçaklar için yol farkı Xn. Sin θ = n λ ` + j L 2 w olur. Burada : n. Karanlık saçak ile merkezi aydınlık saçağın merkezi arasındaki açı, n:, 2, 3,.. gibi tamsayı, : Dalga boyu, w: Yarık genişliği, dir. ÖRNEK 27: 0.22 mm genişliğinde 2000 A dalga boyunda tek renkli ışık gönderilen bir girişim deneyinde, yarığın metre uzaklığına paralel konulan ekranda saçaklar elde ediliyor. Bu duruma göre 3. aydınlık ve 4. karanlık saçağın merkezi, aydınlık saçağa uzaklıklarını bulunuz? Şekil

261 ÇÖZÜM: w = 0,2 mm = 2000 A L = m Tüm verileri mm ye çevirecek olursak, w = 0,2 mm = 2000 A = mm L = m =. 0 3 mm w. Xn = n ` + j L 2 02,. Xn = ` + j X n = 2 X 7 n = 2 Xn = 35, mm bulunur. w. Xn = n L 02,. Xn 4 3 = X n = X n = 4 mm olarak bulunur. Şekil de görüldüğü gibi iki ışık, K ve K 2 ışık kaynaklarının önündeki engelde çok küçük bir yarıktan geçirilerek ekranda kırınım oluşturulmuştur. Bu olayı genelde çok küçük canlıları incelemek için kullanılan mikroskopta, çok büyük gök cisimlerini incelemek için kullanılan teleskoplarda görebiliriz. Gözün cisimlerdeki ayrıntıları görebilmek için yada birbirine yakın iki ışık kaynağını ayrı Şekil Çözme gücü ayrı fark edilebilmesi olayına ayırma (çözme) gücü denir. K K 2 26

262 a) Teleskop b) Mikroskop Resim 04.09: Optik aletler Resim daki teleskop ve mikroskop, optik araçların büyütmesinde kullanılan merceklerin uzaklıklarına göre değişir. Bu merceklere göre kırınım saçaklarının büyütülmesi çözme gücü bakımından önemlidir. Rayleigh (Reyleyg) Kriteri olarak bilinen, optik araçların ayırma gücü,, 22. λ θ = D bağıntısı ile tespit edilir. θ açısı çok küçük olacağından, optik aletlerin objektifinde L kadar uzaklıktaki, cisimler arası uzaklık, x = L. olur. Buradaki x, ayırma gücüdür. Büyüklüğün Adı Açı Dalga Boyu Mercek Çapı Objektif ve cisim arası uzaklık Ayırma gücü Sembolü D L x Birimi Rad m m m m Tablo 04.07: Birim Tablosu Tablo deki birimlerin bir bütün olması durumundan dolayı mm olarak verilmiştir. Hesaplama yapılırken cm olarak da işlem yapılabilir. 262

263 ÖRNEK 28: 0000 A dalga boylu iki cisim bir teleskopta izlenmek isteniyor. Teleskopun çapı 5 mm olduğuna göre, ayırma gücü rad. olan bu teleskopun cisme uzaklığını bulunuz? ÇÖZÜM:, 22. λ θ = D = 0000 A =. 0 6 m. D = 5 mm = m 6, = θ = 0, θ = 2, rad x = L.θ = L. 2, L = , 4. 0 L = 0, Teleskop Şekil Ayırma gücü Gökcismi L = 8, m bulunur. Ayırma gücü sadece optik aletlerde değil, insan ve hayvan gözlerinde de önem arzetmektedir. Hepimiz uzakta cisimleri eşit duyarlılıkta gözlemlemekte yada ayırt etme özelliğine sahip değiliz. Bir insan gözü, normal şartlarda 20 cm uzaklıktaki ve aralarında 0, mm mesafe bulunan cisimleri ayırt edebilmektedir. Oysa kartal, şahin gibi yırtıcı kuşlar 300 metre mesafeden 0 cm lik cisimleri net bir şekilde ayırt ederler. Kartal, şahin gibi hayvanların ayırma (çözme) gücü, insanınkinden büyüktür. Sabun köpüğü yada su üzerine dökülmüş benzinin renklenmesi bir girişim olayıdır. Bu olay yine su birikintisine dökülen zeytinyağında da görmek mümkündür. Renklenmeler, ışığın zardaki yansıma ve kırılmalarından sonra meydana gelen girişim Resim 04.0: Sabun Köpüğü olayından kaynaklanmaktadır. 263

264 T Ç Hava T T T T Zar T T Hava Şekil Girişim Şekil de görüldüğü gibi, hava ortamında zar ortamına tepe olarak giren ışık dalgası çukur olarak yansır. Ancak bu tepe dalgası zar ortamına tepe olarak kırılır. Zar ortamında tepe olarak yansıyan dalga, hava ortamına yine tepe olarak çıkar. Zarı geçen dalgalar hep tepe olarak geçmiştir. Zar kalınlığı, ışığın dalga boyuna yakın ise, Üstten bakan gözlemci zarı aydınlık, Alttan bakan gözlemci zarı karanlık, görecektir. Çünkü üstteki dalgalar tepe ve çukur olarak birbirini sönümleyerek, alttaki dalgalar ise çift tepe olarak birbirini kuvvetlendirecektir. Zara üstten baka gözlemci, zar kalınlığı (d) zar d = ^2k h ise aydınlık, 4 zar d = k ise karanlık görecektir. 4 Zara alttan bakan gözlemci, zar kalınlığı (d) zar d = k ise aydınlık, 4 zar d = ^2k h ise karanlık görecektir. 4 Işığın geldiği taraf yani üstten bakan gözlemci için; 264

265 . mertebeden aydınlık için k =, d = 4 zar zar 2. mertebeden aydınlık için k = 2, d = mertebeden aydınlık için k = 3, d = 5. 4 olur. Işığın geldiği taraf yani üstten bakan gözlemci için;. mertebeden karanlık için k =, d = 2 zar zar 2. mertebeden karanlık için k = 2, d = mzar 3. mertebeden karanlık için k = 3, zar d = 3. 2 olur. Işığın geçtiği taraf yani alttan bakan gözlemci için;. mertebeden aydınlık için k =, d = 2 zar 2. mertebeden aydınlık için k = 2, d = mzar 3. mertebeden aydınlık için k = 3, zar d = 3. 2 Işığın geçtiği taraf yani alttan bakan gözlemci için;. mertebeden karanlık için k =, d = 4 zar zar 2. mertebeden karanlık için k = 2, d = 3. 4 olur. 3. mertebeden karanlık için k = 3, d = 5. Sonuç olarak, ışığın geldiği taraftan bakan gözün aydınlık gördüğü zarı, ışığın geçtiği taraftan bakan gözü karanlık görür. Aynı şekilde ışığın geldiği taraftan bakan gözün karanlık gördüğü zarı, ışığın geçtiği taraftan bakan göz aydınlık görür. zar 4 Şekil Karanlık ve aydınlık saçaklar Her zaman zarın kalınlığı aynı olmayabilir. Kalınlığı sıfırdan başlayarak düzgün şekilde artan bir zara ışığın geldiği taraftan bakan göz, sıfıra yakın kalınlığı karanlık, sonrası durumları aydınlık ve bu şekilde karanlık, aydınlık, şekil de girişim saçaklarını eşit aralıkla ince şeritler halinde sıralanır. 265

266 Işığın geldiği taraftan bakan göze minimum zar kalınlığı, zar Aydınlık için d = ^2k h olur. 4 k= olacağından d zar Karanlık için d = k olur. 2 k= olacağından d 4 zar = olur. 2 zar = olur. Işığın geçtiği taraftan bakan göze göre, en az zar kalınlığı, aydınlık için; zar d = k 2 karanlık için; zar d = ^2k h 4 olur. Işığın geldiği taraftan bakan göze göre aydınlık için en az zor kalınlığı şartı, ışığın geçtiği taraftan bakan göze göre karanlık için en az zor kalınlığı şartına eşittir. Tersi durumlar içinde aynı şeyler geçerlidir. Işık, hem dalga hem de tanecik özelliği göstermektedir. Ancak kırınım, girişim ve polarizasyon ışığın dalga özelliğini ön plana çıkartmıştır. Siyah cisim ışıması, fotoelektrik olayı, Compton olayı gibi fizik biliminde öne çıkan deneyler ve gözlemler tümüyle ışığın tanecik özelliği gösteren olaylardır. Ancak ışık sadece tanecik değil, dalga özelliği de göstermektedir. Girişim, kırınım ve polarizasyon gibi önemli olaylar ise ışığın dalga özelliğini göstermektedir. Sonuçta ışığın dalga ve tanecik özellikleri birbirini tamamlayıcısı olarak bilinmelidir. Radyo dalgaları gibi düşük frekanslarda ışık dalga özelliği göstermektedir. Görünür ışıkta hem girişim hem de fotoelektron üretebildiğin hem dalga hem de tanecik özelliği göstermektedir. Işık, X ışınları yüksek frekanslarda ise tanecik özelliği gösterir. 266

267 4.6 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak doldurunuz. Dalga Parçacık Girişim Mikroskop Huygens Kırınım Leğen. Su dalgalarının incelendiği, her yerde derinliği eşit olan ve içerisinde su bulunan platforma dalga i denir. 2. Dalgaların bir aralıktan geçerek, dağılması olayına denir. 3. Bir kırınım deneyinde, yarığın her noktasını, aynı fazda dalga yayan bir ışık kaynağı durumuna getirir. Bu yargıya.prensibi denir. 4. Çözme (ayırma) gücü,.. ve teleskopta uygulanmaktadır. 5. Sabun köpüğü, su üzerine benzin dökülmesi sonucu görünen renklenme olayı.. olayıdır. 6. Işık, hem hem de dalga özelliği göstermektedir. 7. Siyah cisim ışıması, Compton olayı ışığın tanecik özelliğini, girişim, kırınım olayları ışığın...özelliğini ortaya koyar. 267

268 4.6 ETKİNLİKLER: DOĞRU YANLIŞ Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız. (.). Kırınım olayında, engeller arası uzaklık ile dalga boyu birbirine eşit yada birbirine çok yakın değerlerde olmalıdır. (.) 2. Kırınım olayı ses, yay ve ışık dalgalarında değil sadece su dalgalarında gerçekleşir. (.) 3. Kırınımda, aydınlık ve karanlık saçağın oluşması için yol farkı, dalga boyuna, yarığın genişliğine ve saçaklar arası açıya bağlıdır. (.) 4. Optik araçların ayırma gücünü belirleyen bağıntıya, Reyleigh Kriteri de denir. (.) 5. İnsanların çözme gücü, kartal, şahin gibi yırtıcı kuşlarınkinden daha küçüktür. (.) 6. Kırınım olayında üstten bakan gözlemci için aydınlık ve karanlık noktaların, zar kalınlığı, alttan bakan gözlemci için karanlık ve aydınlık noktalarınınkine eşittir. (.) 7. Kırınım ve girişim ışığın tanecik özelliğini ön plana çıkartır. (.) 8. Yüksek frekanstaki x ışınları ışığın tanecik özelliğini gösterir. 268

269 NELER ÖĞRENDİK Yüzyıllardır, ışık üzerinde yapılan araştırmalar hala devam etse de ışık, hem dalga hem de tanecik özelliği gösterdiği ispatlanmıştır. Işık, düzgün ortamlara düştüğünde düzgün, dağınık ortamlara düştüğünde dağınık bir şekilde yansımaktadır. Yansıma yasalarına göre;. Gelme açısı, yansıma açısına eşittir. 2. Gelen ışın, yansıyan ışın ve yüzeyin normali aynı düzlemdedir. Gelen Işın Yansıyan Işın N i r Yansıtıcı Yüzey Şekil Yansıma kanunları Bir cismin düz aynadaki görüntüsü, sanaldır. Cismin aynaya uzaklığı ve görüntünün aynaya uzaklığı birbirine eşittir. İki ayna arasında açısı var ise aynaların arasına konulan bir cismin görüntü sayısı; n = 360 ifadesi ile bulunur. r yarıçaplı bir kürenin tümsek ya da çukur kısmından yapılan aynalara küresel aynalar denir. İki çeşit küresel ayna vardır.. Çukur ayna 2. Tümsek ayna Çukur ve tümsek aynadaki bağıntılar; Hc Dc = ve = + Hg Dg f Dc Dg şeklindedir. Bir bardağa eğik olarak bir kaşık batırdığımızda, kaşık iki parça görünür. İki parça görünmesinin nedeni kırılmadır. Snell yasasına göre; 269

270 n. Sin i = n 2. Sin r dir. Sudan havaya, havadan suya bakan gözler, cisimleri gerçek uzaklığından daha farklı uzaklıkta görünür. İki küresel yüzey yada bir küresel bir düzlem yüzey arasında kalan ortamlara mercek denir. İnce ve kalın kenarlı mercek olmak üzere iki çeşit mercek vardır. Merceklerin odak uzaklığı, merceğin ve ortamın kırılma indisine, küresel yüzeylerin eğrilik yarıçapına bağlıdır. f nmercek = ` j. c + m nortam R R2 = şek- f Yakınsama birimi diyoptridir. Yakınsama ile odak uzaklığı arasında Y linde bir bağıntı vardır. Renk bir titreşimdir. Renklerin oluşabilmesi için ışık, yüzey ve göz faktörlerinin oluşması gerekir. Elektrik ve manyetik alanlardaki yük hareketleri sonucu elektromanyetik dalga oluşur. Elektromanyetik dalgaya, yüklü bir cismin yere düşmesi örnek olarak verilebilir. Elektromanyetik dalga yedi farklı ışından oluşur. Gözümüzle gördüğümüz görünür ışık, bu yedi ışından biridir. Engeller arası uzaklık w olan ve dalga boylu dalgalar, bir dalga leğeninde ilerlerken w = şartı sağlanırsa kırınım olayı gerçekleşir. Işığın tanecik özelliğine örnekler;. Siyah cisim ışıması 2. Fotoelektrik olay 3. Compton olayı Işığın dalga özelliğine örnekler ise,. Girişim 2. Kırınım 3. Polarisazyondur. 270

271 4. BİRAZ DÜŞÜNELİM. Aralarında 45 olan iki düz aynanın arasına konulan kalemin toplam kaç görüntüsü oluşur? 45 Şekil Odak uzaklığı 20 cm olan bir çukur aynanın önüne 5 cm lik bir cisim konuluyor. cm boyunda gerçek görüntü elde edildiğine göre, görüntünün odağa uzaklığı kaç cm dir? lik açı ile gelen bir ışığın hızı m/s dir. Bu ışık ışını 37 lik açı ile kırılarak diğer ortama geçiyor. Buna göre kırıldıktan sonraki hızı kaç m/s olur (Sin 37 = 0,6, Sin 53 = 0,8)? 4. 0 mm genişliğindeki 000 A dalga boyundaki ışığın girişim deneyinde yarıktan 0 m uzağında saçaklar oluştuğu gözleniyor. Bu duruma göre 5. aydınlık saçağın merkeze olan uzaklığını bulunuz? 27

272 4. ÜNİTE TEST SORULARI. Şekildeki düzenekte L noktasının görüntüsü aşağıdaki noktaların hangisinde görüntüsü oluşmaz? Şekil A. I B. II C. III D. IV 2. İki ayna arasına konulan bir cismin toplam 7 görüntüsü oluşuyor. Bu duruma göre aynalar arasındaki açı kaç derecedir? Şekil A. 30 B. 45 C. 60 D

273 3. K noktasından aynaya bakan gözlemci hangi noktayı göremez? Şekil A. X B. Y C. Z D. T 4. Görüntü Cisim Şekil 04.4 Odak uzunluğu 40 cm olan şekildeki çukur aynanın önüne 5 cm boyunda bir cisim konuluyor. Cismin görüntüsü cm olduğuna göre cismin odak noktasına olan uzaklığı kaç cm dir? A. 200 B. 00 C. 80 D

274 5. Şekil Şekil deki düzenekte, çiçeğin düz aynadaki görüntüsünün, tümsek aynadaki görüntüsü hangisindeki konumda oluşur? A. MT arasında B. TN arasında C. N'de D. NO arasında 6. n, n 2 ve n 3 ortamlarından kırılarak geçen I ışınının kırılma açıları şekildeki gibi verilmiştir. Bu duruma göre kırılma indisleri arasındaki bağıntı hangisindeki gibidir? I I A. n >n 2 >n 3 B. n =n 2 =n 3 C. n 2 >n >n 3 D. n 3 >n >n 2 I Şekil Şekil deki ışın hava ortamından sıvı ortamına kırılarak geçiyor. Havanın kırılma indisi olduğuna göre sıvının kırılma indisi kaçtır Sin30 3 c =, Sin60 = m? 2 2 A. 4 3 B. 2 3 C. 3 D. 3 2 Hava Sıvı Şekil

275 8. n su Şekil Şekil deki verilere göre suyun altındaki yüzücü ağaçtaki kuşu kaç metrede görür? A. 0 B. C. 0, D. 0,0 9. Eğrilik yarıçapları 25 cm ve 50 cm olan bir ince kenarlı merceğin odak uzunluğu 0 cm. dir. Hava ortamındaki bu merceğin kırılma indisini bulunuz (n hava = )? Şekil A. 4 B. 3 C. 3 8 D

276 0. I f f f 2 f 2 Şekil Şekil de I ışınının merceklerden kırılarak izlediği yol verilmiştir. f = 20 cm ve f 2 = 5 cm olduğuna göre mercekler arası uzaklık kaç cm dir? A. 35 B. 20 C. 5 D. 5. Bir cismin odağa uzaklığı 40 cm dir. İnce kenarlı mercekte oluşan görüntünün odağa uzaklığı 0 cm oluştuğuna göre, ince kenarlı merceğin odak uzaklığı kaç cm dir? A. 50 B. 40 C. 30 D Renklerin oluşabilmesi aşağıdakilerden hangisinin oluşmasına gerek yoktur? A. Işık B. Hava C. Yüzey D. Göz 3. Aşağıdakilerden hangisinde ışığın ana renkleri doğru verilmiştir? A. Kırmızı Sarı Mavi B. Kırmızı Mavi Yeşil C. Sarı Mavi Yeşil D. Sarı Yeşil Cyan 276

277 4. Aşağıdakilerden hangileri elektromanyetik dalgaların özelliklerindendir? I. Bir doğru boyunca, ışık hızıyla yayılırlar. II. Yüksüz olduklarında elektrik ve manyetik alanda sapmazlar. III. Hem dalga, hem de tanecik özelliği gösterir ve boşlukta yayılabilirler. A. I ve II B. II ve III C. I ve III D. I, II ve III 5. Çapı mm olan bir mikroskopun ayırma gücü 9, rad dır A luk bir incelemede bulunmak istenilen resimdeki mikroskopta, mikroskobun cisme uzaklığını bulunuz? A m B m B m D m Resim 04.: Mikroskop 277

ISI VE SICAKLIK. 1 cal = 4,18 j

ISI VE SICAKLIK. 1 cal = 4,18 j ISI VE SICAKLIK ISI Isı ve sıcaklık farklı şeylerdir. Bir maddeyi oluşturan bütün taneciklerin sahip olduğu kinetik enerjilerin toplamına ISI denir. Isı bir enerji türüdür. Isı birimleri joule ( j ) ve

Detaylı

Isı ve sıcaklık arasındaki fark : Isı ve sıcaklık birbiriyle bağlantılı fakat aynı olmayan iki kavramdır.

Isı ve sıcaklık arasındaki fark : Isı ve sıcaklık birbiriyle bağlantılı fakat aynı olmayan iki kavramdır. MADDE VE ISI Madde : Belli bir kütlesi, hacmi ve tanecikli yapısı olan her şeye madde denir. Maddeler ısıtıldıkları zaman tanecikleri arasındaki mesafe, hacmi ve hareket enerjisi artar, soğutulduklarında

Detaylı

TERMODİNAMİK / HAL DEĞİŞİMİ

TERMODİNAMİK / HAL DEĞİŞİMİ TRMOİNMİK / HL ĞİŞİMİ Maddenin Isı İletkenliği / Isı Sıcaklık Farkı / asıncın rime Noktasına tkisi / Nem Sorular TRMOİNMİK Isıl denge; sıcaklıkları farklı cisimler birbirine değerek ortak bir sıcaklığa

Detaylı

ISI SICAKLIK GENLEŞME

ISI SICAKLIK GENLEŞME ISI SICAKLIK GENLEŞME SICAKLIK Bir maddenin belli bir ölçüye göre, soğukluğunu veya ılıklığını gösteren nicelik, sıcaklık olarak bilinir. Bir maddenin ortalama kinetik enerjisi ile orantılı olan büyüklüğe

Detaylı

SICAKLIK NEDİR? Sıcaklık termometre

SICAKLIK NEDİR? Sıcaklık termometre SICAKLIK NEDİR? Sıcaklık maddedeki moleküllerin hareket hızları ile ilgilidir. Bu maddeler için aynı veya farklı olabilir. Yani; Sıcaklık ortalama hızda hareket eden bir molekülün hareket (kinetik) enerjisidir.

Detaylı

Maddeye dışarıdan ısı verilir yada alınırsa maddenin sıcaklığı değişir. Dışarıdan ısı alan maddenin Kinetik Enerjisi dolayısıyla taneciklerinin

Maddeye dışarıdan ısı verilir yada alınırsa maddenin sıcaklığı değişir. Dışarıdan ısı alan maddenin Kinetik Enerjisi dolayısıyla taneciklerinin Maddeye dışarıdan ısı verilir yada alınırsa maddenin sıcaklığı değişir. Dışarıdan ısı alan maddenin Kinetik Enerjisi dolayısıyla taneciklerinin titreşim hızı artar. Tanecikleri bir arada tutan kuvvetler

Detaylı

c harfi ile gösterilir. Birimi J/g C dir. 1 g suyun sıcaklığını 1 C arttırmak için 4,18J ısı vermek gerekir

c harfi ile gösterilir. Birimi J/g C dir. 1 g suyun sıcaklığını 1 C arttırmak için 4,18J ısı vermek gerekir Saf bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 C değiştirmek için alınması gereken ya da verilmesi gereken ısı miktarına ÖZ ISI denir. Öz ısı saf maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Birimi J/g C dir.

Detaylı

ISININ YAYILMA YOLLARI

ISININ YAYILMA YOLLARI ISININ YAYILMA YOLLARI Isı 3 yolla yayılır. 1- İLETİM : Isı katılarda iletim yoluyla yayılır.metal bir telin ucu ısıtıldığında diğer uçtan tutan el ısıyı çok çabuk hisseder.yoğun maddeler ısıyı daha iyi

Detaylı

5. SINIF KİMYA KONULARI

5. SINIF KİMYA KONULARI 5. SINIF KİMYA KONULARI ISI VE SICAKLIK ISI Sıcaklıkları farklı olan maddeler bir araya konulduğunda aralarında enerji alış verişi olur. Alınan ya da verilen enerji ısı enerjisi denir. Isı ve sıcaklık

Detaylı

DENEY 3. MADDENİN ÜÇ HALİ: NİTEL VE NİCEL GÖZLEMLER Sıcaklık ilişkileri

DENEY 3. MADDENİN ÜÇ HALİ: NİTEL VE NİCEL GÖZLEMLER Sıcaklık ilişkileri DENEY 3 MADDENİN ÜÇ HALİ: NİTEL VE NİCEL GÖZLEMLER Sıcaklık ilişkileri AMAÇ: Maddelerin üç halinin nitel ve nicel gözlemlerle incelenerek maddenin sıcaklık ile davranımını incelemek. TEORİ Hal değişimi,

Detaylı

MOLEKÜL HAREKETİ SICAKLIĞIN DEĞİŞMESİNE YOL AÇAR.

MOLEKÜL HAREKETİ SICAKLIĞIN DEĞİŞMESİNE YOL AÇAR. I S I ENERJİSİ MOLEKÜL HAREKETİ SICAKLIĞIN DEĞİŞMESİNE YOL AÇAR. BÜTÜN MOLEKÜLLER HAREKETLİDİR MOLEKÜLLERİN ISINDIKÇA HIZLARI ARTAR. KATI CİSİMLERİN MOLEKÜLLERİ ÇOK AZ HAREKET EDERLER. SIVILARIN MOLEKÜLLERİ

Detaylı

MADDENİN HALLERİ VE ISI

MADDENİN HALLERİ VE ISI MADDENİN HALLERİ VE ISI Isı ve Sıcaklık Enerji Dönüşümü ve Özısı Maddenin Halleri ve Isı Alışverişi Erime-Donma ve Buharlaşma-Yoğuşma Isısı Isınma-Soğuma Eğrileri Hazırlayan :Arif Özgür ÜLGER Muğla, 2017

Detaylı

MADDENİN HAL DEĞİŞİMLERİ

MADDENİN HAL DEĞİŞİMLERİ MADDENİN HAL DEĞİŞİMLERİ Maddenin 3 hali vardır. örnek 1.KATI HALİ buz Maddenin hal değiştirmesinin sebebi ısı alışverişi yapmasıdır. 2.SIVI HALİ 3.GAZ HALİ su su buharı Maddenin ısı alarak katı halden

Detaylı

TEOG Hazırlık Föyü Isı ve Sıcaklık

TEOG Hazırlık Föyü Isı ve Sıcaklık Isı * Bir enerji türüdür. * Kalorimetre kabı ile ölçülür. * Birimi kalori (cal) veya Joule (J) dür. * Bir maddeyi oluşturan taneciklerin toplam hareket enerjisidir. Sıcaklık * Enerji değildir. Hissedilen

Detaylı

Termal Genleşme İdeal Gazlar Isı Termodinamiğin 1. Yasası Entropi ve Termodinamiğin 2. Yasası

Termal Genleşme İdeal Gazlar Isı Termodinamiğin 1. Yasası Entropi ve Termodinamiğin 2. Yasası Termal Genleşme İdeal Gazlar Isı Termodinamiğin 1. Yasası Entropi ve Termodinamiğin 2. Yasası Sıcaklık, bir gaz molekülünün kütle merkezi hareketinin ortalama kinetic enerjisinin bir ölçüsüdür. Sıcaklık,

Detaylı

1- İletken : Isıyı iyi ileten maddelere ısı iletkeni denir. Isı iletkenlerini oluşturan tanecikler arasındaki boşluk çok azdır ve tanecikler

1- İletken : Isıyı iyi ileten maddelere ısı iletkeni denir. Isı iletkenlerini oluşturan tanecikler arasındaki boşluk çok azdır ve tanecikler 1- İletken : Isıyı iyi ileten maddelere ısı iletkeni denir. Isı iletkenlerini oluşturan tanecikler arasındaki boşluk çok azdır ve tanecikler düzenlidir. Isı iletkenleri kısa sürede büyük miktarda ısı iletirler.

Detaylı

ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 2 : KUVVET VE HAREKET

ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 2 : KUVVET VE HAREKET ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 2 : KUVVET VE HAREKET A BASINÇ VE BASINÇ BİRİMLERİ (5 SAAT) Madde ve Özellikleri 2 Kütle 3 Eylemsizlik 4 Tanecikli Yapı 5 Hacim 6 Öz Kütle (Yoğunluk) 7 Ağırlık 8

Detaylı

SICAKLIK NEDİR? Sıcaklık termometre

SICAKLIK NEDİR? Sıcaklık termometre SICAKLIK NEDİR? Sıcaklık maddedeki moleküllerin hareket hızları ile ilgilidir. Bu maddeler için aynı veya farklı olabilir. Yani; Sıcaklık ortalama hızda hareket eden bir molekülün hareket (kinetik) enerjisidir.

Detaylı

5/31/2011. Termometrelerdeki sıcaklık değerlerini birbirine dönüştürmek için,eşitlikleri kullanılabilir.

5/31/2011. Termometrelerdeki sıcaklık değerlerini birbirine dönüştürmek için,eşitlikleri kullanılabilir. Bir buz kalıbını güneş ışınlarının geldiği yere koyduğumuzda eridiği, yazın elektrik tellerinin sarktığı, yeterince ısı alan suyun kaynadığı, kışın ise bazı yerlerde suların donduğu görülür. Yani kısaca

Detaylı

ISININ YAYILMA YOLLARI

ISININ YAYILMA YOLLARI ISININ YAYILMA YOLLARI Isının yayılma yolları ve yayıldıkları ortamlar Isının yayılma yollarını ve yayıldıkları ortamı aşağıda verilen tablodaki gibi özetleyebiliriz. İletim Konveksiyon Işıma İletim Nasıl

Detaylı

C = F-32 = K-273 = X-A 100 180 100 B-A. ( Cx1,8)+32= F

C = F-32 = K-273 = X-A 100 180 100 B-A. ( Cx1,8)+32= F ISI VE SICAKLIK Isı;Tüm maddeler atom ya da molekül dediğimiz taneciklerden oluşmuştur. Bu taneciklerin bazı hareketleri vardır. En katı, en sert maddelerin bile tanecikleri hareketlidir. Bu hareketi katı

Detaylı

ÖĞRENME ALANI : MADDE VE DEĞĐŞĐM ÜNĐTE 5 : MADDENĐN HALLERĐ VE ISI

ÖĞRENME ALANI : MADDE VE DEĞĐŞĐM ÜNĐTE 5 : MADDENĐN HALLERĐ VE ISI ÖĞRENME ALANI : MADDE VE DEĞĐŞĐM ÜNĐTE 5 : MADDENĐN HALLERĐ VE ISI F- HAL DEĞĐŞĐM ISILARI (ERĐME DONMA VE BUHARLAŞMA YOĞUŞMA ISISI) 1- Hal Değişim Sıcaklıkları (Noktaları) 2- Hal Değişim Isısı 3- Hal Değişim

Detaylı

60 C. Şekil 5.2: Kütlesi aym, sıcaklıkları farklı aym maddeler arasındaki ısı alışverişi

60 C. Şekil 5.2: Kütlesi aym, sıcaklıkları farklı aym maddeler arasındaki ısı alışverişi 5.2 ISI ALIŞ VERİŞİ VE SICAKLIK DEĞİŞİMİ Isı, sıcaklıkları farklı iki maddenin birbirine teması sonucunda, sıcaklığı yüksek olan maddeden sıcaklığı düşük olatı maddeye aktarılan enerjidir. Isı aktanm olayında,

Detaylı

Isı Cisimleri Hareket Ettirir

Isı Cisimleri Hareket Ettirir Isı Cisimleri Hareket Ettirir Yakıtların oksijenle birleşerek yanması sonucunda oluşan ısı enerjisi harekete dönüşebilir. Yediğimiz besinler enerji verir. Besinlerden sağladığımız bu enerji ısı enerjisidir.

Detaylı

Isı ve Sıcaklık. Test 1'in Çözümleri

Isı ve Sıcaklık. Test 1'in Çözümleri 1 Isı ve Sıcaklık 1 Test 1'in Çözümleri 1. Sıcaklığın SI sistemindeki birimi Kelvin'dir. 6. Madde moleküllerinin ortalama kinetik enerjileri maddenin sıcaklığı ile ilgilidir. Cisimlerin sıcaklıkları sırasıyla

Detaylı

Zeus tarafından yazıldı. Cumartesi, 09 Ekim :27 - Son Güncelleme Cumartesi, 09 Ekim :53

Zeus tarafından yazıldı. Cumartesi, 09 Ekim :27 - Son Güncelleme Cumartesi, 09 Ekim :53 Yazı İçerik Sıcaklık Nedir? Sıcaklığın Özellikleri Sıcaklığın Ölçülmesi Sıcaklık Değişimi Sıcaklık Birimleri Mutlak Sıcaklık Sıcaklık ve ısı Sıcaklık ıskalası Sıcaklık ölçülmesi Yeryüzünün Farklı Isınması

Detaylı

Isı enerjisi iletim, konveksiyon (taşıma = sıvı ve hava akımı) ve ışıma (radyasyon) yolu ile yayılır.

Isı enerjisi iletim, konveksiyon (taşıma = sıvı ve hava akımı) ve ışıma (radyasyon) yolu ile yayılır. 2) Isının Yayılımı Bulunduğu ortama göre sıcaklığı fazla (yüksek) olan her madde çevresine ısı aktarır, yayar. Masa, insan, ateş, buz, su kendisinden daha soğuk bir ortamda bulunduğunda çevresine ısı aktarır,

Detaylı

6. Kütlesi 600 g ve öz ısısı c=0,3 cal/g.c olan cismin sıcaklığı 45 C den 75 C ye çıkarmak için gerekli ısı nedir?

6. Kütlesi 600 g ve öz ısısı c=0,3 cal/g.c olan cismin sıcaklığı 45 C den 75 C ye çıkarmak için gerekli ısı nedir? ADI: SOYADI: No: Sınıfı: A) Grubu Tarih.../.../... ALDIĞI NOT:... ( ) a) Termometreler genleşme ilkesine göre çalışır. ( ) b) Isı ve sıcaklık eş anlamlı kavramlardır. ( ) c) Fahrenheit ve Celsius termometrelerinin

Detaylı

> > 2. Kaplardaki sıvıların sıcaklığı 70 o C ye getirilirse sahip oldukları ısı miktarlarını sıralayınız.

> > 2. Kaplardaki sıvıların sıcaklığı 70 o C ye getirilirse sahip oldukları ısı miktarlarını sıralayınız. 1. Tost makinesinin ısınması 2. Hızlı giden arabanın fren yapmasıyla lastiklerin ısınması 3. Yazın güneşte kalan suyun ısınması 4. Odunun yanması 5. Ütünün ısınması 6. Koşu bandında tempolu yürüyen adam

Detaylı

a) Isı Enerjisi Birimleri : Kalori (cal) Kilo Kalori (kcal)

a) Isı Enerjisi Birimleri : Kalori (cal) Kilo Kalori (kcal) 1- Maddenin Tanecikli Yapısı : Boşlukta yer kaplayan, hacmi, kütlesi ve eylemsizliği olan her şeye madde denir. Madde, doğada fiziksel özelliklerine göre katı, sıvı ve gaz olarak 3 halde bulunur. Madde

Detaylı

MADDENİN TANECİKLİ YAPISI VE ISI. Maddenin Sınıflandırılması

MADDENİN TANECİKLİ YAPISI VE ISI. Maddenin Sınıflandırılması Maddenin Sınıflandırılması 1.Katı Tanecikler arasında boşluk yoktur. Genleşir. Sıkıştırılamaz 2.Sıvı Tanecikler arasında boşluk azdır. Konulduğu kabın şeklini alır. Azda olsa sıkıştırılabilir. Genleşir.

Detaylı

31.05.2011. 1.Maddenin Tanecikli Yapısı ve Isı

31.05.2011. 1.Maddenin Tanecikli Yapısı ve Isı 1 2 3 Maddenin Tanecikli Yapısı ve Isı Isının Yayılma Yolları Isı Yalıtımı 6.Sınıf B.Madde ve Isı 1- Maddenin Tanecikli Yapısı : Boşlukta yer kaplayan, hacmi, kütlesi ve eylemsizliği olan her şeye madde

Detaylı

Hazırlayanlar: Suzan Baran, Hilal Günay, Fatma Mutlu TOST MAKİNELERİNİN İÇİ NİÇİN SİYAHTIR?

Hazırlayanlar: Suzan Baran, Hilal Günay, Fatma Mutlu TOST MAKİNELERİNİN İÇİ NİÇİN SİYAHTIR? Hazırlayanlar: Suzan Baran, Hilal Günay, Fatma Mutlu TOST MAKİNELERİNİN İÇİ NİÇİN SİYAHTIR? ÖĞRENME ALANI: Madde ve Değişim SINIF: 6. Sınıf ÜNİTE: Madde ve Isı KONU: Isının Yayılma Yolları Kazanımlar:

Detaylı

Maddenin ısı ile etkileşimi

Maddenin ısı ile etkileşimi Aynı miktardaki farkı sıvılar özdeş kaplara konup eşit süre ısıtıldıklarında son sıcaklıkları birbirinden farklı olur. Bunun nedeni sıvıların sıcaklığının sıvının cinsine bağlı olmasıdır. Eşit miktardaki

Detaylı

Ünite: 4. Isıtılan aynı cins maddelerdeki sıcaklık değişimi; ısıtılma süresine, madde miktarına, ısıtıcı gücüne veya ısıtıcı sayısına bağlıdır.

Ünite: 4. Isıtılan aynı cins maddelerdeki sıcaklık değişimi; ısıtılma süresine, madde miktarına, ısıtıcı gücüne veya ısıtıcı sayısına bağlıdır. 5. FÖY FE BİİERİ madde ve EDÜSTRİ GS eler Öğreneceğiz? 2 Ders Saati ÖZ ISI Isı--ütle İlişkisi Öz Isı Isı--ütle İlişkisi Isıtılan aynı cins maddelerdeki sıcaklık değişimi; ısıtılma süresine, madde miktarına,

Detaylı

Isı transferi (taşınımı)

Isı transferi (taşınımı) Isı transferi (taşınımı) Isı: Sıcaklık farkı nedeniyle bir maddeden diğerine transfer olan bir enerji formudur. Isı transferi, sıcaklık farkı nedeniyle maddeler arasında meydana gelen enerji taşınımını

Detaylı

5.SINIF FEN VE TEKNOLOJİ KİMYA KONULARI MADDENİN DEĞİŞMESİ VE TANINMASI

5.SINIF FEN VE TEKNOLOJİ KİMYA KONULARI MADDENİN DEĞİŞMESİ VE TANINMASI 5.SINIF FEN VE TEKNOLOJİ KİMYA KONULARI MADDENİN DEĞİŞMESİ VE TANINMASI Yeryüzündeki sular küçük damlacıklar halinde havaya karışır. Bu damlacıklara su buharı diyoruz. Suyun küçük damlacıklar halinde havaya

Detaylı

Serüveni 4.ÜNİTE MADDENİN HALLERİ ORTAK VE AYIRDEDİCİ ÖZELLİKLER

Serüveni 4.ÜNİTE MADDENİN HALLERİ ORTAK VE AYIRDEDİCİ ÖZELLİKLER Serüveni 4.ÜNİTE MADDENİN HALLERİ ORTAK VE AYIRDEDİCİ ÖZELLİKLER MADDENİN HALLERİ MADDE MİKTARINA BAĞLI ÖZELLİKLER:(ORTAK ÖZELLİKLER) :Madde miktarının ölçüsüdür. :Maddenin boşlukta kapladığı yerdir Eylemsizlik:Maddenin

Detaylı

ÜNİTE : MADDE VE ISI ÜNİTEYE GİRİŞ

ÜNİTE : MADDE VE ISI ÜNİTEYE GİRİŞ MADDE VE ISI ÜNİTE : MADDE VE ISI ÜNİTEYE GİRİŞ Evrendeki, dünyadaki tüm maddeler, tüm cisimler atomlardan oluşmuştur. Ve katı, sıvı ve gaz gibi çeşitli hâllerde bulunurlar. Tüm maddeleri ve cisimleri

Detaylı

Ünite 5: Maddenin Halleri ve Isı

Ünite 5: Maddenin Halleri ve Isı Ünite 5: Maddenin Halleri ve Isı Bölüm 1: Isı ve Sıcaklık Sıcaklık: Bir maddenin belli bir standarda göre soğukluğunu veya ılıklığını gösteren nicelik sıcaklık olarak bilinir. Maddeyi oluşturan taneciklerin

Detaylı

METEOROLOJİ SICAKLIK. Havacılık Meteorolojisi Şube Müdürlüğü. İbrahim ÇAMALAN Meteoroloji Mühendisi

METEOROLOJİ SICAKLIK. Havacılık Meteorolojisi Şube Müdürlüğü. İbrahim ÇAMALAN Meteoroloji Mühendisi METEOROLOJİ SICAKLIK İbrahim ÇAMALAN Meteoroloji Mühendisi Havacılık Meteorolojisi Şube Müdürlüğü Sıcaklık havacılıkta büyük bir öneme sahiptir çünkü pek çok hava aracının performans parametrelerinin hesaplanmasına

Detaylı

MADDENİN HALLERİ VE ISI ALIŞ-VERİŞİ

MADDENİN HALLERİ VE ISI ALIŞ-VERİŞİ MADDENİN HALLERİ VE ISI ALIŞ-VERİŞİ Maddeler doğada katı - sıvı - gaz olmak üzere 3 halde bulunurlar. Maddenin halini tanecikleri arasındaki çekim kuvveti belirler. Tanecikler arası çekim kuvveti maddeler

Detaylı

ISI VE SICAKLIK KAVRAM ÖLÇEĞİ (ISKÖ)

ISI VE SICAKLIK KAVRAM ÖLÇEĞİ (ISKÖ) ISI VE SICAKLIK KAVRAM ÖLÇEĞİ (ISKÖ) 2010 Hasan Şahin KIZILCIK hskizilcik@gazi.edu.tr Mustafa TAN mtan@gazi.edu.tr Gazi Üniversitesi, Gazi Eğitim Fakültesi, OFMAE Bölümü, Fizik Eğitimi Anabilim Dalı Ankara/Türkiye

Detaylı

ISI TRANSFER MEKANİZMALARI

ISI TRANSFER MEKANİZMALARI ISI TRANSFER MEKANİZMALARI ISI; sıcaklık farkından dolayı sistemden diğerine transfer olan bir enerji türüdür. Termodinamik bir sistemin hal değiştirirken geçen ısı transfer miktarıyla ilgilenir. Isı transferi

Detaylı

MADDENiN HÂLLERi ve ISI ALISVERiSi

MADDENiN HÂLLERi ve ISI ALISVERiSi MADDENiN HÂLLERi ve ISI ALISVERiSi Maddenin en küçük yapı taşının atom olduğunu biliyoruz. Maddeler, atomlardan ya da atomların bir araya gelmesiyle oluşan moleküllerden meydana gelmiştir. Şimdiye kadar

Detaylı

MADDENİN TANECİKLİ YAPISI VE ISI

MADDENİN TANECİKLİ YAPISI VE ISI MADDENİN TANECİKLİ YAPISI VE ISI Maddenin Tanecikli Yapısı ve Isı Madde:Hacmi ve kütlesi olan her şey. Molekül:Aynı ya da farklı cins atomlardan oluşmuş, bir maddenin tüm özelliğini taşıyan en küçük parçası.

Detaylı

ÖĞRENME ALANI : MADDE VE DEĞĐŞĐM ÜNĐTE 5 : MADDENĐN HALLERĐ VE ISI

ÖĞRENME ALANI : MADDE VE DEĞĐŞĐM ÜNĐTE 5 : MADDENĐN HALLERĐ VE ISI ÖĞRENME ALANI : MADDE VE DEĞĐŞĐM ÜNĐTE 5 : MADDENĐN HALLERĐ VE ISI G- ISINMA SOĞUMA EĞRĐLERĐ (2 SAAT) 1- Suyun Isınma (Buzun Hal Değişim) Grafiği (Buzun Su Buharı Haline Geçmesi) 2- Suyun Soğuma (Su Buharının

Detaylı

5 kilolitre=..lt. 100 desilitre=.dekalitre. 150 gram=..dag. 1. 250 g= mg. 0,2 ton =..gram. 20 dam =.m. 2 km =.cm. 3,5 h = dakika. 20 m 3 =.

5 kilolitre=..lt. 100 desilitre=.dekalitre. 150 gram=..dag. 1. 250 g= mg. 0,2 ton =..gram. 20 dam =.m. 2 km =.cm. 3,5 h = dakika. 20 m 3 =. 2014 2015 Ödevin Veriliş Tarihi: 12.06.2015 Ödevin Teslim Tarihi: 21.09.2015 MEV KOLEJİ ÖZEL ANKARA OKULLARI 1. Aşağıda verilen boşluklarara ifadeler doğru ise (D), yanlış ise (Y) yazınız. A. Fiziğin ışıkla

Detaylı

A) B) C) D) Aşağıdakilerden hangisi öz ısı birimini ifade eder? I. J/g

A) B) C) D) Aşağıdakilerden hangisi öz ısı birimini ifade eder? I. J/g 8.6.1. Özısı 8.6.1.1. Özısıyı tanımlar ve yaptığı deneylerle farklı maddelerin özısılarının farklı olabileceği çıkarımında bulunur. :8.6.1.1 Test: 1 8.6.1. Özısı 8.6.1.1. Özısıyı tanımlar ve yaptığı deneylerle

Detaylı

METEOROLOJİ. III. Hafta: Sıcaklık

METEOROLOJİ. III. Hafta: Sıcaklık METEOROLOJİ III Hafta: Sıcaklık SICAKLIK Doğada 2 tip denge var 1 Enerji ve sıcaklık dengesi (Gelen enerji = Giden enerji) 2 Su dengesi (Hidrolojik döngü) Cisimlerin molekülleri titreşir, ancak 273 o C

Detaylı

MADDENİN DEĞİŞİMİ VE TANINMASI

MADDENİN DEĞİŞİMİ VE TANINMASI SU HALDEN HALE GİRER Su 3 halde bulunur: Katı, sıvı ve gaz. * Gaz halindeki bir maddenin sıvı hale geçmesine YOĞUŞMA denir. * Kar kışın yağar. Yağmur ise daha çok ilkbahar mevsiminde yağar. * Yeryüzündeki

Detaylı

MADDENİN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ

MADDENİN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ MADDENİN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ MADDE Madde kütlesi, hacmi ve eylemsizliği olan her şeydir. Maddenin aynı zamanda kütlesi hacmi vardır. Maddenin üç fiziksel hali vardır: Katı, sıvı, gaz. HACİM Her maddenin

Detaylı

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ SAKARYA MESLEK YÜKSEKOKULU

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ SAKARYA MESLEK YÜKSEKOKULU TERMODİNAMİK Öğr. Gör. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ SAKARYA MESLEK YÜKSEKOKULU ISI Maddenin kütlesine, cinsine ve sıcaklık farkına bağımlı olarak sıcaklığını birim oranda değiştirmek için gerekli olan veri miktarına

Detaylı

Ünite. Isı ve Sıcaklık. 1. Isı, Sıcaklık 2. Hâl Değişimi 3. Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı 4. Genleşme

Ünite. Isı ve Sıcaklık. 1. Isı, Sıcaklık 2. Hâl Değişimi 3. Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı 4. Genleşme 3 Ünite Isı ve Sıcaklık 1. Isı, Sıcaklık. Hâl Değişimi 3. Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı 4. Genleşme 1 Isı, Sıcaklık, Hâl Değişimi ve Genleşme'nin Çözümleri 3 Test 1'in Çözümleri 1. Fizikte

Detaylı

ISININ YAYILMASI. Anahtar kelimeler İLETİM IŞIMA KONVEKSİYON YANSITICI YÜZEY. Bu kelimeleri önceden bilmeniz konuyu anlamanızı kolaylaştıracaktır.

ISININ YAYILMASI. Anahtar kelimeler İLETİM IŞIMA KONVEKSİYON YANSITICI YÜZEY. Bu kelimeleri önceden bilmeniz konuyu anlamanızı kolaylaştıracaktır. 1 ISININ YAYILMASI Anahtar kelimeler İLETİM IŞIMA KONVEKSİYON YANSITICI YÜZEY Bu kelimeleri önceden bilmeniz konuyu anlamanızı kolaylaştıracaktır. 2 ISI ÜÇ FARKLI YOLLA YAYILIR: İLETİM YOLUYLA YAYILMA

Detaylı

MADDENİN TANECİKLİ YAPISI MADDENİN TANECİKLİ YAPISI VE ISI. ısı b)isı Enerjisi Birimlerinin Dönüşümü. a) Isı Enerjisi Birimleri

MADDENİN TANECİKLİ YAPISI MADDENİN TANECİKLİ YAPISI VE ISI. ısı b)isı Enerjisi Birimlerinin Dönüşümü. a) Isı Enerjisi Birimleri MADDENİN TANECİKLİ YAPISI VE ISI MADDENİN TANECİKLİ YAPISI Madde:Boşlukta yer kaplayan, hacmi, kütlesi ve eylemsizliği olan her şeye madde denir. ** Madde hangi halde olursa olsun bütün maddeler taneciklerden

Detaylı

Maddenin Fiziksel Özellikleri

Maddenin Fiziksel Özellikleri ÜNİTE 5 Maddenin Fiziksel Özellikleri Amaçlar Bu üniteyi çalıştıktan sonra, maddeyi yakından tanıyacak, maddenin hallerini bilecek, maddenin fiziksel özelliklerini öğrenecek, fiziksel değişmeleri kavrayacaksınız.

Detaylı

SIVILAR VE ÖZELLİKLERİ

SIVILAR VE ÖZELLİKLERİ SIVILAR VE ÖZELLİKLERİ Sıcaklık düşürüldükçe kinetik enerjileri azalan gaz molekülleri sıvı hale geçer. Sıvı haldeki tanecikler birbirine temas edecek kadar yakın olduğundan aralarındaki çekim kuvvetleri

Detaylı

MADDE VE ISI GAZ KATI SIVI

MADDE VE ISI GAZ KATI SIVI MADDE VE ISI MADDE VE ISI KATI SIVI GAZ Madde, doğada fiziksel özelliklerine göre katı, sıvı ve gaz olarak 3 halde bulunur. Madde hangi halde olursa olsun bütün maddeler taneciklerden oluşmuştur. MADDE

Detaylı

Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı. Test 1 in Çözümleri

Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı. Test 1 in Çözümleri 3 Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı 1 est 1 in Çözümleri 4. 1. Işıma yolu ile yayılan enerji herhangi bir madde ile karşılaştığında maddenin özelliklerine bağlı olarak soğurulur ya da yansıtılır.

Detaylı

3)Maddenin Tanecikli Yapısı ve Isı

3)Maddenin Tanecikli Yapısı ve Isı 3)Maddenin Tanecikli Yapısı ve Isı 1- Maddenin Tanecikli Yapısı Boşlukta yer kaplayan, hacmi, kütlesi ve eylemsizliği olan her şeye madde denir. Madde, doğada fiziksel özelliklerine göre katı, sıvı ve

Detaylı

Konular: Maddenin Tanecikli Yapısı ve Isı Isının Yayılma Yolları. Isı Yalıtımı

Konular: Maddenin Tanecikli Yapısı ve Isı Isının Yayılma Yolları. Isı Yalıtımı MADDE VE ISI FEN VE TEKNOLOJİ DERSİ (VI. SINIF VI. ÜNİTE) Konular: Maddenin Tanecikli Yapısı ve Isı Isının Yayılma Yolları İletim Yoluyla Yayılma Işıma Yoluyla Yayılma Isının Tutulması Ve Yansıtılması

Detaylı

5. Ünite 3. Konu Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı A nın Yanıtları

5. Ünite 3. Konu Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı A nın Yanıtları ENERJİ İLEİM YOLLARI VE ENERJİ İLEİM HIZI 1 5. Ünite 3. Konu Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı A nın Yanıtları 1. Serin bir günde parkta beton sıra yerine tahta sırada oturmayı tercih ederiz.

Detaylı

Termodinamik İdeal Gazlar Isı ve Termodinamiğin 1. Yasası

Termodinamik İdeal Gazlar Isı ve Termodinamiğin 1. Yasası İdeal Gazlar Isı ve Termodinamiğin 1. Yasası İdeal Gazlar P basıncında, V hacmindeki bir kaba konulan kütlesi m ve sıcaklığı T olan bir gazın özellikleri ele alınacaktır. Bu kavramların birbirleriyle nasıl

Detaylı

Dr. Osman TURAN. Makine ve İmalat Mühendisliği Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi ISI TRANSFERİ

Dr. Osman TURAN. Makine ve İmalat Mühendisliği Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi ISI TRANSFERİ Dr. Osman TURAN Makine ve İmalat Mühendisliği Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi ISI TRANSFERİ Kaynaklar Ders Değerlendirme Ders Planı Giriş: Isı Transferi Isı İletimi Sürekli Isı İletimi Genişletilmiş

Detaylı

ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 5 : IŞIK

ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 5 : IŞIK ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 5 : IŞIK A IŞIĞIN SOĞURULMASI (4 SAAT) 1 Işık ve Işık Kaynağı 2 Işığın Yayılması 3 Işığın Maddelerle Etkileşimi 4 Işığın Yansıması 5 Cisimlerin Görülmesi 6 Isı Enerjisinin

Detaylı

Maddelerin ortak özellikleri

Maddelerin ortak özellikleri On5yirmi5.com Maddelerin ortak özellikleri Maddelerin ortak özellikleri, ayırt edici özelliklerinin incelenip hallerine göre sınıflandırılmasının yapılması... Yayın Tarihi : 30 Ekim 2012 Salı (oluşturma

Detaylı

ENERJİ DENKLİKLERİ 1

ENERJİ DENKLİKLERİ 1 ENERJİ DENKLİKLERİ 1 Enerji ilk kez Newton tarafından ortaya konmuştur. Newton, kinetik ve potansiyel enerjileri tanımlamıştır. 2 Enerji; Potansiyel, Kinetik, Kimyasal, Mekaniki, Elektrik enerjisi gibi

Detaylı

F KALDIRMA KUVVETİ (ARCHİMEDES PRENSİBİ) (3 SAAT) 1 Sıvıların Kaldırma Kuvveti 2 Gazların Kaldır ma Kuvveti

F KALDIRMA KUVVETİ (ARCHİMEDES PRENSİBİ) (3 SAAT) 1 Sıvıların Kaldırma Kuvveti 2 Gazların Kaldır ma Kuvveti ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 2 : KUET E HAREKET F KALDIRMA KUETİ (ARCHİMEDES PRENSİBİ) (3 SAAT) 1 Sıvıların Kaldırma Kuvveti 2 Gazların Kaldır ma Kuvveti 1 F KALDIRMA KUETİ (ARCHİMEDES PRENSİBİ)

Detaylı

Isının yayılma yolları ve yayıldıkları ortamlar Isının yayılma yollarını ve yayıldıkları ortamı aşağıda verilen tablodaki gibi özetleyebiliriz.

Isının yayılma yolları ve yayıldıkları ortamlar Isının yayılma yollarını ve yayıldıkları ortamı aşağıda verilen tablodaki gibi özetleyebiliriz. Isının yayılma yolları ve yayıldıkları ortamlar Isının yayılma yollarını ve yayıldıkları ortamı aşağıda verilen tablodaki gibi özetleyebiliriz. Nasıl ifade edelim? Örnek verelim Đletim Konveksiyon Işıma

Detaylı

3. ÜNİTE BASINÇ ÇIKMIŞ SORULAR

3. ÜNİTE BASINÇ ÇIKMIŞ SORULAR 3. ÜNİTE BASINÇ ÇIKMIŞ SORULAR 1-) 2002 OKS 3-) 4-) 2004 OKS 2-) 2003 OKS 5-) 2005 OKS 6-) 2006 OKS 10-) 2010 SBS 7-) 2008 OKS 11-) 2011 SBS 8-) 2009 SBS 2012 SBS 14-) 12-) 15-) 2015 TEOG 2014 TEOG 13-)

Detaylı

Isı ve Sıcaklık. Isının akış yönü her zaman sıcaklığı yüksek olan maddeden düşük olan maddeye doğrudur.

Isı ve Sıcaklık. Isının akış yönü her zaman sıcaklığı yüksek olan maddeden düşük olan maddeye doğrudur. Isı ve Sıcaklık Isı ve sıcaklık farklı kavramlardır. Sıcaklıkları farklı iki madde temas ettirildiğinde sıcaklığı yüksek olan maddeden sıcaklığı düşük olan maddeye ısı akışı olur. Isının akış yönü her

Detaylı

Sıcaklık (Temperature):

Sıcaklık (Temperature): Sıcaklık (Temperature): Sıcaklık tanım olarak bir maddenin yapısındaki molekül veya atomların ortalama kinetik enerjilerinin ölçüm değeridir. Sıcaklık t veya T ile gösterilir. Termometre kullanılarak ölçülür.

Detaylı

MADDENİN AYIRT EDİCİ ÖZELLİKLERİ. Nazife ALTIN Bayburt Üniversitesi, Eğitim Fakültesi

MADDENİN AYIRT EDİCİ ÖZELLİKLERİ. Nazife ALTIN Bayburt Üniversitesi, Eğitim Fakültesi MADDENİN AYIRT EDİCİ ÖZELLİKLERİ Bayburt Üniversitesi, Eğitim Fakültesi www.nazifealtin.wordpress.com MADDENİN AYIRT EDİCİ ÖZELLİKLERİ Bir maddeyi diğerlerinden ayırmamıza ve ayırdığımız maddeyi tanımamıza

Detaylı

ÖĞRENME ALANI: Kuvvet ve Hareket 2.ÜNİTE: Kaldırma Kuvveti ve Basınç. Kaldırma Kuvveti

ÖĞRENME ALANI: Kuvvet ve Hareket 2.ÜNİTE: Kaldırma Kuvveti ve Basınç. Kaldırma Kuvveti ÖĞRENME ALANI: Kuvvet ve Hareket 2.ÜNİTE: Kaldırma Kuvveti ve Basınç Kaldırma Kuvveti - Dünya, üzerinde bulunan bütün cisimlere kendi merkezine doğru çekim kuvveti uygular. Bu kuvvete yer çekimi kuvveti

Detaylı

8. SINIF KAZANIM TESTLERİ 8.SAYI. Ar-Ge Birimi Çalışmasıdır ŞANLIURFA İL MİLLİ EĞİTİM MÜDÜRLÜĞÜ DİZGİ & TASARIM İBRAHİM CANBEK MEHMET BOZKURT

8. SINIF KAZANIM TESTLERİ 8.SAYI. Ar-Ge Birimi Çalışmasıdır ŞANLIURFA İL MİLLİ EĞİTİM MÜDÜRLÜĞÜ DİZGİ & TASARIM İBRAHİM CANBEK MEHMET BOZKURT 8. SINIF ŞANLIURFA İL MİLLİ EĞİTİM MÜDÜRLÜĞÜ KAZANIM TESTLERİ TÜRKÇE MATEMATİK T.C İNKİLAP TARİHİ VE ATATÜRKÇÜLÜK FEN VE TEKNOLOJİ DİN KÜLTÜRÜ VE AHLAK BİLGİSİ İNGİLİZCE Ar-Ge Birimi Çalışmasıdır 8.SAYI

Detaylı

CĠSMĠN Hacmi = Sıvının SON Hacmi - Sıvının ĠLK Hacmi. Sıvıların Kaldırma Kuvveti Nelere Bağlıdır? d = V

CĠSMĠN Hacmi = Sıvının SON Hacmi - Sıvının ĠLK Hacmi. Sıvıların Kaldırma Kuvveti Nelere Bağlıdır? d = V 8.SINIF KUVVET VE HAREKET ÜNİTE ÇALIŞMA YAPRAĞI /11/2013 KALDIRMA KUVVETİ Sıvıların cisimlere uyguladığı kaldırma kuvvetini bulmak için,n nı önce havada,sonra aynı n nı düzeneği bozmadan suda ölçeriz.daha

Detaylı

FEN BİLİMLERİ Ünite 6 - Test 1

FEN BİLİMLERİ Ünite 6 - Test 1 8.sınıf FEN BİLİMLERİ Ünite 6 - Test Maddenin Halleri (Özısı). Aşağıda özısı ile ilgili bir şema verilmiştir. J / g J / g. C birimi 2. Madde Özısı (cal/g c) Demir,5 Krom,2 Alüminyum,27 Radyotör özısı sembolü

Detaylı

MADDENİN ISI ETKİSİYLE DEĞİŞİMİ A. Isınma ve soğuma

MADDENİN ISI ETKİSİYLE DEĞİŞİMİ A. Isınma ve soğuma MADDENİN ISI ETKİSİYLE DEĞİŞİMİ A. Isınma ve soğuma B. Hal değişimi A. Bozunma A. ISINMA VE SOĞUMA Maddeler bulundukları ortamlara bağlı olarak sıcak yada soğuk olabilirler. Isının en önemli özelliklerinden

Detaylı

9. SINIF FİZİK YAZ TATİLİ ÖDEV KİTAPÇIĞI. MEV Koleji Özel Ankara Okulları

9. SINIF FİZİK YAZ TATİLİ ÖDEV KİTAPÇIĞI. MEV Koleji Özel Ankara Okulları 9. SINIF FİZİK YAZ TATİLİ ÖDEV KİTAPÇIĞI MEV Koleji Özel Ankara Okulları Sevgili öğrenciler; yorucu bir çalışma döneminden sonra hepiniz tatili hak ettiniz. Fakat öğrendiklerimizi kalıcı hale getirmek

Detaylı

1)Isı ve Sıcaklık farklıdır Sıcak Madde Soğuk Maddeyi İletir

1)Isı ve Sıcaklık farklıdır Sıcak Madde Soğuk Maddeyi İletir ISI VE SICAKLIK 1)Isı ve Sıcaklık farklıdır Sıcak Madde Soğuk Maddeyi İletir Sıcak bir bardak çay içine çay kaşığı bıraktığımızda bir süre sonra çay kaşığının sıcaklığı artar. Buna göre sıcak maddeler

Detaylı

FİZİKSEL ve KİMYASAL DEĞİŞİM

FİZİKSEL ve KİMYASAL DEĞİŞİM FİZİKSEL ve KİMYASAL DEĞİŞİM Fiziksel ve Kimyasal Değişim Fiziksel Değişme Madde Aynı Madde, Görünümü Değişti ; Çevremizde gördüğümüz ya da günlük hayatımızda sürekli kullandığımız maddelerin her birinin

Detaylı

Isının Yayılma Yolları

Isının Yayılma Yolları Isının Yayılımı Isının Yayılma Yolları Bulunduğu ortama göre sıcaklığı fazla (yüksek) olan her madde çevresine ısı aktarır, yayar. Masa, insan, ateş, buz, su kendisinden daha soğuk bir ortamda bulunduğunda

Detaylı

Fizik 203. Ders 6 Kütle Çekimi-Isı, Sıcaklık ve Termodinamiğe Giriş Ali Övgün

Fizik 203. Ders 6 Kütle Çekimi-Isı, Sıcaklık ve Termodinamiğe Giriş Ali Övgün Fizik 203 Ders 6 Kütle Çekimi-Isı, Sıcaklık ve Termodinamiğe Giriş Ali Övgün Ofis: AS242 Fen ve Edebiyat Fakültesi Tel: 0392-630-1379 ali.ovgun@emu.edu.tr www.aovgun.com Kepler Yasaları Güneş sistemindeki

Detaylı

Bilgi İletişim ve Teknoloji

Bilgi İletişim ve Teknoloji MADDENİN HALLERİ Genel olarak madde ya katı ya sıvı ya da gaz hâlinde bulunur. İstenildiğinde ortam şartları elverişli hâle getirilerek bir hâlden diğerine dönüştürülebilir. Maddenin katı, sıvı ve gaz

Detaylı

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ Prof. Dr. Metin OLGUN Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarımsal Yapılar ve Sulama Bölümü HAFTA KONU 1 Giriş, yapı malzemelerinin önemi 2 Yapı malzemelerinin genel özellikleri,

Detaylı

8. SINIF KAZANIM TESTLERİ 7.SAYI. Ar-Ge Birimi Çalışmasıdır ŞANLIURFA İL MİLLİ EĞİTİM MÜDÜRLÜĞÜ DİZGİ & TASARIM İBRAHİM CANBEK MEHMET BOZKURT

8. SINIF KAZANIM TESTLERİ 7.SAYI. Ar-Ge Birimi Çalışmasıdır ŞANLIURFA İL MİLLİ EĞİTİM MÜDÜRLÜĞÜ DİZGİ & TASARIM İBRAHİM CANBEK MEHMET BOZKURT 8. SINIF ŞANLIURFA İL MİLLİ EĞİTİM MÜDÜRLÜĞÜ KAZANIM TESTLERİ TÜRKÇE MATEMATİK T.C İNKİLAP TARİHİ VE ATATÜRKÇÜLÜK FEN VE TEKNOLOJİ DİN KÜLTÜRÜ VE AHLAK BİLGİSİ İNGİLİZCE Ar-Ge Birimi Çalışmasıdır 7.SAYI

Detaylı

Maarif Günlüğü FEN BİLİMLERİ ISI VE SICAKLIK-1. Eğitim ve Kültür Yayıncılığı. Öz Isı (Cal /gr C) Su 4,18 Cam 0,45 Buz 2,09 Yağ 1,96

Maarif Günlüğü FEN BİLİMLERİ ISI VE SICAKLIK-1. Eğitim ve Kültür Yayıncılığı. Öz Isı (Cal /gr C) Su 4,18 Cam 0,45 Buz 2,09 Yağ 1,96 Madde Öz Isı (Cal gr/ C) K 0,96 L 0,63 M 0,78 N 0,81 1. Tabloda öz ısıları verilen ilk sıcaklıkları eşit olan K,L,M ve N sıvılarına özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısı verildiğinde hangi maddenin son sıcaklığı

Detaylı

Bir maddenin belli bir ölçüye göre, soğukluğunu veya ılıklığını gösteren nicelik, sıcaklık olarak bilinir.

Bir maddenin belli bir ölçüye göre, soğukluğunu veya ılıklığını gösteren nicelik, sıcaklık olarak bilinir. ISI ve SICAKLIK Bir buz kalıbını güneş ışınlarının geldiği yere koyduğumuzda eridiği, yazın elektrik tellerinin sarktığı, yeterince ısı alan suyun kaynadığı, kışın ise bazı yerlerde suların donduğu görülür.

Detaylı

KALDIRMA KUVVETİ. A) Sıvıların kaldırma kuvveti. B) Gazların kaldırma kuvveti

KALDIRMA KUVVETİ. A) Sıvıların kaldırma kuvveti. B) Gazların kaldırma kuvveti KALDIRMA KUVVETİ Her cisim, dünyanın merkezine doğru bir çekim kuvvetinin etkisindedir. Buna rağmen su yüzeyine bırakılan, tahta takozun ve gemilerin batmadığını, bazı balonların da havada, yukarı doğru

Detaylı

ISI NEDİR? Isı bir enerji çeşidi olduğu için enerji birimleriyle ölçülür. HÜSEYİN DEMİRBAŞ

ISI NEDİR? Isı bir enerji çeşidi olduğu için enerji birimleriyle ölçülür. HÜSEYİN DEMİRBAŞ ISI NEDİR? Bir maddeyi oluşturan taneciklerin sahip oldukları hareket (kinetik) enerjilerinin toplamına ısı denir. Isı bir enerji türüdür ve ısı enerjisi kalorimetre kabı ile ölçülür. Isı bir enerji çeşidi

Detaylı

KİMYA VE ENERJİ SİSTEM VE ÇEVRE

KİMYA VE ENERJİ SİSTEM VE ÇEVRE SİSTEM VE ÇEVRE Kimyasal reaksiyonlar esnasında meydana gelen enerji değişimlerine günlük yaşamımızda sürekli karşılaşırız. Örneğin, doğal gaz ve petrol gibi Yakıtları kapsayan reaksiyonları su ve karbondioksit

Detaylı

Fotovoltaik Teknoloji

Fotovoltaik Teknoloji Fotovoltaik Teknoloji Bölüm 3: Güneş Enerjisi Güneşin Yapısı Güneş Işınımı Güneş Spektrumu Toplam Güneş Işınımı Güneş Işınımının Ölçülmesi Dr. Osman Turan Makine ve İmalat Mühendisliği Bilecik Şeyh Edebali

Detaylı

Termodinamik Isı ve Sıcaklık

Termodinamik Isı ve Sıcaklık Isı ve Sıcaklık 1 Isıl olayların da nicel anlatımını yapabilmek için, sıcaklık, ısı ve iç enerji kavramlarının dikkatlice tanımlanması gerekir. Bu bölüme, bu üç büyüklük ve termodinamik yasalarından "sıfırıncı

Detaylı

Hâl Değişimi. Test 1 in Çözümleri. 5. Kaynama noktası, donma noktası ve öz ısı maddeler için ayırt edici özellik olup kütle çokluğuna bağlı değildir.

Hâl Değişimi. Test 1 in Çözümleri. 5. Kaynama noktası, donma noktası ve öz ısı maddeler için ayırt edici özellik olup kütle çokluğuna bağlı değildir. 2 Hâl Değişimi 1 est 1 in Çözümleri 1. Karışımın denge sıcaklığı 5 C olduğuna göre, olay sırasında buzun tamamı erimiştir. Diğer iki bilginin doğruluğu kesin değildir. 5. Kaynama noktası, donma noktası

Detaylı

DERS ÖĞRETĐM TEKNOLOJĐLERĐ VE MATERYAL GELĐŞTĐRME KONU ÇALIŞMA YAPRAĞI HAZIRLAMA (MADDELERĐN AYIRT EDĐCĐ ÖZELLĐKLERĐ)

DERS ÖĞRETĐM TEKNOLOJĐLERĐ VE MATERYAL GELĐŞTĐRME KONU ÇALIŞMA YAPRAĞI HAZIRLAMA (MADDELERĐN AYIRT EDĐCĐ ÖZELLĐKLERĐ) DERS ÖĞRETĐM TEKNOLOJĐLERĐ VE MATERYAL GELĐŞTĐRME KONU ÇALIŞMA YAPRAĞI HAZIRLAMA (MADDELERĐN AYIRT EDĐCĐ ÖZELLĐKLERĐ) DERS SORUMLUSU : PROF. DR. Đnci MORGĐL HAZIRLAYAN Mustafa HORUŞ 20040023 ANKARA/2008

Detaylı

MADDENİN HALLERİ VE TANECİKLİ YAPI

MADDENİN HALLERİ VE TANECİKLİ YAPI MADDENİN HALLERİ VE TANECİKLİ YAPI MADDE BİLGİSİ Kütlesi hacmi ve eylemsizliği olan her şeye madde denir. Maddenin şekil almış haline cisim denir. Cam bir madde iken cam bardak bir cisimdir. Maddeler doğada

Detaylı

Gaz hali genel olarak molekül ve atomların birbirinden uzak olduğu ve çok hızlı hareket ettiği bir haldir.

Gaz hali genel olarak molekül ve atomların birbirinden uzak olduğu ve çok hızlı hareket ettiği bir haldir. GAZLAR Maddeler tabiatta katı, sıvı ve gaz olmak üzere üç halde bulunurlar. Gaz hali genel olarak molekül ve atomların birbirinden uzak olduğu ve çok hızlı hareket ettiği bir haldir. Gaz molekülleri birbirine

Detaylı

E = U + KE + KP = (kj) U = iç enerji, KE = kinetik enerji, KP = potansiyel enerji, m = kütle, V = hız, g = yerçekimi ivmesi, z = yükseklik

E = U + KE + KP = (kj) U = iç enerji, KE = kinetik enerji, KP = potansiyel enerji, m = kütle, V = hız, g = yerçekimi ivmesi, z = yükseklik Enerji (Energy) Enerji, iş yapabilme kabiliyetidir. Bir sistemin enerjisi, o sistemin yapabileceği azami iştir. İş, bir cisme, bir kuvvetin tesiri ile yol aldırma, yerini değiştirme şeklinde tarif edilir.

Detaylı

ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 5 : IŞIK

ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 5 : IŞIK ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 5 : IŞIK C IŞIĞIN KIRILMASI (4 SAAT) 1 Kırılma 2 Kırılma Kanunları 3 Ortamların Yoğunlukları 4 Işık Işınlarının Az Yoğun Ortamdan Çok Yoğun Ortama Geçişi 5 Işık Işınlarının

Detaylı