KPSS 2017 önce biz sorduk 50 Soruda 32 soru ÖABT FEN BİLİMLERİ FEN ve TEKNOLOJİ FİZİK Eğitimde 30. yıl
KOMİSYON ÖABT Fen Bilimleri / Fen ve Teknoloji Öğretmenliği 1. Kitap (Fizik) ISBN 978-605-318-657-1 Kitapta yer alan bölümlerin tüm sorumluluğu yazarlarına aittir. Pegem Akademi Bu kitabın basım, yayın ve satış hakları Pegem Akademi Yay. Eğt. Dan. Hizm. Tic. Ltd. Şti.ne aittir. Anılan kuruluşun izni alınmadan kitabın tümü ya da bölümleri, kapak tasarımı; mekanik, elektronik, fotokopi, manyetik, kayıt ya da başka yöntemlerle çoğaltılamaz, basılamaz, dağıtılamaz. Bu kitap T.C. Kültür Bakanlığı bandrolü ile satılmaktadır. Okuyucularımızın bandrolü olmayan kitaplar hakkında yayınevimize bilgi vermesini ve bandrolsüz yayınları satın almamasını diliyoruz. 6. BASKI: Kasım 2016, Ankara Proje-Yayın: Seher Reyhani Dizgi-Grafik Tasarım: Onur İnceöz Kapak Tasarımı: Gürsel AVCI Baskı: Vadi Grup Ciltevi A.Ş. İvedik Organize Sanayi 28. Cadde 2284 Sokak No:105 Yenimahalle/ANKARA Tel : 0312 394 55 91 Yayıncı Sertifika No: 14749 Matbaa Sertifika No: 12385 İletişim Karanfil 2 Sokak No: 45 Kızılay / ANKARA Yayınevi: 0312 430 67 50-430 67 51 Yayınevi Belgeç: 0312 435 44 60 Dağıtım: 0312 434 54 24-434 54 08 Dağıtım Belgeç: 0312 431 37 38 Hazırlık Kursları: 0312 419 05 60 İnternet: www.pegem.net E-ileti: pegem@pegem.net
ÖN SÖZ Sevgili Öğretmen Adayları, ÖABT FEN BİLİMLERİ / FEN VE TEKNOLOJİ Konu anlatımlı setimiz dört kitap hâlinde düzenlenmiştir. Fen Bilimleri / Fen ve Teknoloji 1. Kitap" adlı yayınımız Alan Bilgisi Fizik bölümünü kapsamaktadır ve Kamu Personel Seçme Sınavı (KPSS) Fen Bilimleri / Fen ve Teknoloji Öğretmenliği Alan Bilgisi Testi kapsamındaki fizik sorularını çözmek için gerekli bilgi, beceri ve teknikleri edinme ve gelitirme sürecinde siz değerli öğretmen adaylarımıza kılavuz olarak hazırlanmıştır. Kitabın hazırlanış sürecinde, sınav kapsamındaki temel alanlarda kapsamlı alanyazın taraması yapılmış, bu kitabın gerek ÖABT de gerekse gelecekteki meslek hayatınızda ihtiyacınızı maksimum derecede karşılayacak bir başucu kitabı niteliğinde olması hedeflenmiştir. Detaylı, güncel ve anlaşılır bir dilde yazılan konu anlatımları, çıkmış sorular ve detaylı açıklamalarıyla desteklenmiş, her ünite içeriği ÖSYM formatına uygun, çözümlü test sorularıyla pekiştirilmiştir. Ayrıca konu anlatımlarında verilen bilgi ve çözüm tekniklerine ek olarak uyarı kutucuklarıyla önemli konulara dikkat çekilmiştir. Yoğun bir araştırma ve çalışma sürecinde hazırlanmış olan bu kitapla ilgili görüş ve önerilerinizi pegem@pegem.net adresini kullanarak bizimle paylaşabilirsiniz. Geleceğimizi güvenle emanet ettiğimiz siz değerli öğretmenlerimizin hizmet öncesi ve hizmet içi eğitimlerine katkıda bulunabilmek ümidiyle... Başarılar...
FEN BİLİMLERİ / FEN VE TEKNOLOJİ ÖABT İLE İLGİLİ ÖNEMLİ BİLGİLER ÖABT FEN BİLİMLERİ / FEN VE TEKNOLOJİ ÖĞRETMENLİĞİ, 50 sorudan oluşmakta ve Fen Bilimleri / Fen ve Teknoloji Öğretmenliği Alan Bilgisi (Fizik, Kimya, Biyoloji, Yer Bilimi, Astronomi, Çevre Bilimi) ve Alan Eğitimi alanlarındaki bilgi ve becerilerini ölçmeyi hedeflemektedir. Öğretmenlik Alan Bilgisi Testinde çıkan sorular, Fen Bilimleri / Fen ve Teknoloji Öğretmenliği Lisans Programlarında verilen akademik disiplinlere paralel olarak hazırlanmaktadır. Sınavdaki Alan Soru dağılımı aşağıdaki tabloda belirtilmiştir. Genel Yüzde Yaklaşık Yüzde Soru Sayısı Alan Bilgisi Testi % 80 1-40 a. Fizik b. Kimya c. Biyoloji d. Yer Bilimi (Jeoloji) e. Astronomi f. Çevre Bilimi % 24 % 22 % 22 % 4 % 4 % 4 1-12 13-23 24-34 35-36 37-38 39-40 Alan Eğitimi Testi % 20 41-50 Genel Kültür, Genel Yetenek ve Eğitim Bilimleri Sınavlarınıza ek olarak gireceğiniz Öğretmenlik Alan Bilgisi Testi ile ilgili verilen bu bilgiler 2013-2014-2015-2016 Fen Bilimleri / Fen ve Teknoloji ÖABT sınavı çerçevesinde hazırlanmıştır. Sınav içeriğinde yapılabilecek olası değişiklikleri ÖSYM'nin web sitesinden takip edebilirsiniz.
İÇİNDEKİLER ALAN BİLGİSİ 1. BÖLÜM: FİZİĞİN UĞRAŞ ALANI Fiziğin Uğraş Alanı...4 Mekanik...4 Termodinamik...4 Manyetizma...4 Optik...4 Elektrik...4 Katı Hâl Fiziği...4 Atom Fiziği...4 Nükleer Fizik...4 Fiziğin Doğası...5 Temel ve Türetilmiş Büyüklükler...5 Ölçmede Hata...6 Skaler ve Vektörel Büyüklükler...6 Hipotez...6 Bilimsel Teori ve Yasa...7 ÇÖZÜMLÜ TEST...8 ÇÖZÜMLER... 11 2. BÖLÜM: VEKTÖRLER Vektörler...14 Kuvvet Birimleri...14 Kuvvetlerin Toplanması...15 Eşit Büyüklükte Kesişen İki Kuvvet Arasındaki Açı...16 Çokgen Yöntemi...16 Bileşenlerine Ayırma Yöntemi...17 Birim Vektör...18 İki Vektörün Skaler Çarpımı...19 Vektörel Çarpım...19 ÇÖZÜMLÜ TEST...21 ÇÖZÜMLER...26 3. BÖLÜM: KESİŞEN KUVVETLERİN DENGESİ Kesişen Kuvvetlerin Dengesi...32 Lami Teoremi...32 Çözümlü Test...34 Çözümler...38
vi 4. BÖLÜM: MADDE VE ÖZELLİKLERİ Madde ve Özellikleri...42 Maddelerin Ortak Özellikleri...42 Görülebilen ve Hissedilebilen Maddeler...42 Maddenin Hâlleri...42 Maddelerin Değişimi...42 Maddenin Ayırt Edici Özellikleri...43 Karışımların Özkütlesi...43 Özel Durumlar...44 Çözümlü Test...45 Çözümler...49 Dayanıklılık...52 Doğada ve Çevremizde Yüzey Alanı - Hacim İlişkileri...53 Sıvılar...53 Adezyon (Yapışma Kuvveti)...53 Kohezyon Kuvveti...54 Yüzey Gerilimi...54 Kılcallık Olayı...55 Atmosfer...55 Atmosferin Önemi...55 Atmosferin Özellikleri...55 Atmosferde Denge...55 Gazlar ve Kullanım Alanları...56 Plazma...57 Plazmanın Özellikleri...57 Plazma Teknolojisi...57 Kutup Işıkları...57 Çözümlü Test...58 Çözümler...61 5. BÖLÜM: BASINÇ Basınç...64 Katıların Basıncı...64 Eğik Düzlemde Cismin Basıncı...65 Durgun Sıvıların Basıncı...66 Sıvı Basınç Kuvveti...67 Yan Yüzeylere Uygulanan Sıvı Basınç Kuvveti...68 Pascal Prensibi...69 U Borusu...69 Akışkanların Basıncı...70 Açık Hava Basıncı...70 Kapalı Kaplardaki Gazların Basıncı...71 Çözümlü Test...73 Çözümler...77
vii 6. BÖLÜM: SIVILARIN KALDIRMA KUVVETİ Sıvıların Kaldırma Kuvveti...82 Yüzen Cisimler...82 Askıda Kalan Cisimler...82 Batan Cisimler...83 Birbirine Karışmayan Sıvılarda Kaldırma Kuvveti...85 Çözümlü Test...86 Çözümler...91 7. BÖLÜM: ISI VE SICAKLIK Isı ve Sıcaklık...96 Termometre...96 Sıvılı Termometreler...97 Metal Termometreler...97 Gazlı Termometreler...97 Sıcaklık Değişimi...97 Isı Alış-Verişi...99 Hâl Değişimi...99 Erime ve Donma Sıcaklığına Etki Eden Faktörler...101 Kaynama ve Yoğunlaşma...102 Kaynama ve Yoğunlaşma Sıcaklığına Etki Eden Faktörler...102 Buharlaşma...102 Çözümlü Test...103 Çözümler...106 Genleşme...108 Boyca Genleşme...108 Yüzeyce Genleşme...109 Hacimce Genleşme...109 Sıvıların Genleşmesi... 110 Isının Yayılması...111 Isı İletim Yolu...111 Isı Yalıtımı... 112 Çözümlü Test... 113 Çözümler... 117 8. BÖLÜM: TORK (MOMENT) Tork (Moment)...122 Sağ El Kuralı...122 Çözümlü Test...124 Çözümler...129
viii 9. BÖLÜM: AĞIRLIK VE KÜTLE MERKEZİ Ağırlık ve Kütle Merkezi...136 Kararlı ve Kararsız Denge...138 Çözümlü Test...139 Çözümler...143 10. BÖLÜM: BASİT MAKİNELER Basit Makineler...148 Kaldıraçlar...148 Makaralar...149 1. Sabit makara...149 2. Hareketli Makara...149 Eğik düzlem...150 Çıkrık...151 Kasnaklar...151 Dişliler...151 Vida...152 Eşit Kollu Teraziler...152 Çözümlü Test...153 Çözümler...158 11. BÖLÜM: HAREKET Hareket...164 Düzgün Doğrusal Hareket...166 Düzgün Hızlanan Doğrusal Hareket...168 Düzgün Yavaşlayan Doğrusal Hareket...170 Ani Hız (Anlık Hız)...171 Çözümlü Test...173 Çözümler...177 Bağıl Hareket...183 Nehir Problemleri...183 Nehirde Karşı Kıyıya Geçme...184 Çözümlü Test...187 Çözümler...191 12. BÖLÜM: YERYÜZÜNDE HAREKET Yeryüzünde Hareket...196 Atışlar...196 Hava Direnci ve Limit Hız...197 Limit Hız Bağıntısı...198 Düşey Atış...198 Çözümlü Test...202 Çözümler...205
ix Yatay Atış...208 Eğik Atış...210 Çözümlü Test...213 Çözümler...217 13. BÖLÜM: DİNAMİK Dinamik...224 Güçlü Nükleer (Yeğin Çekirdek) Kuvvet...224 Zayıf Nükleer (Zayıf Çekirdek) Kuvvet...224 Elektromanyetik Kuvvet...224 Kütle Çekim Kuvveti...224 Newton'un Hareket Kanunları...225 (Etki - Tepki Kuvveti)...228 Çözümlü Test...234 Çözümler...238 14. BÖLÜM: ÇEMBERSEL HAREKET Çembersel Hareket...244 Periyot...244 Frekans...244 Çizgisel Sürat...244 Açısal Sürat...244 Merkezcil İvme (a v )...247 Merkezcil Kuvvet...248 Düşey Düzlemde Düzgün Çembersel Hareket...252 Yuvarlanma Hareketi...254 Çözümlü Test...256 Çözümler...260 Kepler ve Newton'un Genel Çekim Kanunu...264 Kepler Kanunları...264 Genel Çekim Kanunu...265 Çekim Alanı...266 Yapma Uyduların Hareketleri...268 Çekim Potansiyel Enerjisi...269 Bağlanma ve Kurtulma Enerjisi...270 Çözümlü Test...271 Çözümler...274 15. BÖLÜM: BASİT HARMONİK HAREKET Basit Harmonik Hareket...278 Genlik...278 Uzanım...278 Periyot...278
x Frekans...278 Basit Harmonik Hareket Denklemleri...279 Uzanım...279 Hız...279 İvme...282 Kuvvet...282 Yay Sarkacı...283 Yayların Bağlanması...284 Basit Sarkaç...284 Konik Sarkaç...286 Çözümlü Test...288 Çözümler...292 16. BÖLÜM: İŞ, GÜÇ VE ENERJİ İş, Güç ve Enerji...296 Enerji...299 Yapılan İş ve Kinetik Enerji Değişimi...299 Potansiyel Enerji...301 Yayın Potansiyel Enerjisi...305 Dönen Bir Cismin Kinetik Enerjisi...306 Yenilenebilir ve Yenilenemez Enerji Kaynakları...309 Yenilenebilir Enerji Kaynakları...309 Çözümlü Test... 311 Çözümler...315 17. BÖLÜM: İTME VE MOMENTUM İtme ve Momentum...320 İtme...320 Momentum...322 İtme ile Momentum Arasındaki İlişki...324 Çarpışmalar...327 Momentum Korunumu...327 Enerjinin Korunumu...327 Hızların Korunumu...328 Momentum ve Kinetik Enerji Arasındaki İlişki...332 Patlamalar...334 Roketler...335 Açısal Momentumun Korunumu...335 Çözümlü Test...339 Çözümler...344 18. BÖLÜM: OPTİK Optik...350 Işık Nedir? Nasıl Yayılır?...350 Tam Gölge - Yarı Gölge...350
xi Yansıma...351 Yansıma Kanunları...351 Düzlem Ayna...351 Düzlem Aynada Görüntü...352 Düzlem Aynanın Döndürülmesi...353 Düzlem Aynada Hız...353 Kesişen İki Düzlem Ayna Arasındaki Cismin Görüntü Sayısı...354 Paralel İki Düzlem Ayna Arasındaki Görüntü...355 Görüş Alanı...355 Çözümlü Test...357 Çözümler...362 Küresel Aynalar...365 Çukur Aynada Işınların Yansıması...365 Tümsek Aynada Işınların Yansıması...366 Çukur Aynada Görüntü...367 Tümsek Aynada Görüntü...367 Çukur Aynada Bağıntılar...368 Tümsek Aynada Bağıntılar...368 Özel Durumlar...368 Çukur Aynada Görüntünün Yeri...368 Tümsek Aynada Görüntünün Yeri...368 Çözümlü Test...370 Çözümler...374 Işığın Kırılması...377 Kırılma...377 Işığın Az Yoğun Ortamdan Çok Yoğun Ortama Geçişi...378 Işığın Çok Yoğun Ortamdan Az Yoğun Ortama Geçişi...378 Paralel Yüzlü Saydam Ortamdan Işınların Geçişi...379 Küresel Yüzeylerde Kırılma...379 Prizmalarda Kırılma...380 Tam Yansımalı Prizmalar...381 Görünür Derinlik...382 Serap Olayı...383 Beyaz Işığın Renklere Ayrılması...383 Çözümlü Test...389 Çözümler...393 Mercekler...397 Bir Merceğin Odak Uzaklığı...397 İnce Kenarlı Mercekte Işınların Kırılması...398 Kalın Kenarlı Mercekte Işınların Kırılması...399 İnce Kenarlı Mercekte Görüntü...400 Kalın Kenarlı Mercek...401 Merceklerde Bağıntılar...401
xii Göz Kusurları...402 Aydınlanma...403 Fotometreler...404 Çözümlü Test...406 Çözümler... 411 19. BÖLÜM: ELEKTRİK Elektrik...416 Elektriklenme Çeşitleri...416 Topraklanma...417 İletken Kürelerde Yük Paylaşımı...417 Elektroskop...419 Özel Durumlar...420 Coulomb Kuvveti...421 Çözümlü Test...424 Çözümler...429 Elektrik Alanı...433 Eletrik Alan Çizgileri...434 Yüklü İletken Bir Kürenin Elektrik Alanı...435 Faraday Kafesi...437 Elektrik Potansiyel Enerji...437 Elektrik Potansiyeli ve Potansiyel Farkı...438 Yüklü Bir Kürenin Potansiyeli...439 Ortak Potansiyel...440 Eş Potansiyel...441 Çözümlü Test...442 Çözümler...447 Paralel Levhalar...451 Sığaçlar...454 Sığaçların Bağlanması...454 Sığaçların Seri Bağlanması...454 Sığaçların Paralel Bağlanması...455 Yüklü Bir Kondansatörün Enerjisi...457 Çözümlü Test...460 Çözümler...465 Elektrik Akımı...471 Direnç...471 Dirençlerin Bağlanması...473 Elektromotor Kuvveti...477 Pillerin Bağlanılması...478 Pilin Ömrü...482 İki Nokta Arasındaki Potansiyel Farkının Bulunması...483 Zıt Elektromotor Kuvveti (ZEMK)'li Devreler...485 Çözümlü Test...487 Çözümler...491
xiii 20. BÖLÜM: DALGALAR Dalgalar...496 Titreşim Doğrultusuna Göre Dalgalar...496 Taşıdığı Enerjiye Göre Dalgalar...497 P - Dalgası...497 S - Dalgası...497 Love Dalgası...498 Rayleigh (Rayley) Dalgası...498 Depremin Büyüklüğü...498 Ses Dalgası...499 Sesin Şiddeti...499 Sesin Frekansı (Yüksekliği)...499 Sesin Tınısı...499 Sesin Yansıması ve Yankı...499 Sesin Kırılması...500 Doppler Olayı...500 Yay Dalgaları...502 Yansıma ve İletme...504 İnce Yaydan Kalın Yaya Gönderilen Atma...505 Kalın Yaydan İnce Yaya Gönderilen Atma...506 Frekans Karıştırıcılar...506 Kararlı Dalgalar...506 Su Dalgaları...508 Doğrusal Su Dalgaları...508 Dairesel Su Dalgaları...509 Su Dalgalarında Yansıma...509 Doğrusal Dalgaların Çukur Engelde Yansıması...510 Doğrusal Dalgaların Tümsek Engelde Yansıması...510 Doğrusal Dalgaların Düz Engelde Yansıması...510 Yayılma Hızı ve Periyodik Dalgalar... 511 Su Dalgalarında Kırılma...512 Su Dalgalarının Mercek Şeklindeki Su Ortasından Geçişi...513 Su Dalgalarında Ayrılma...514 Su Dalgalarında Kırınım...514 Su Dalgalarında Girişim...515 Yol Farkının Geometrik Yoldan Hesaplanması...516 Faz Kavramı...516 Çözümlü Test...521 Çözümler...526 21. BÖLÜM: MANYETİZMA Manyetizma...530 1. Maddenin Manyetik Özelliği, Manyetik ve Manyetik Olmayan Maddeler...530 2. Manyetik Kutuplar...530 3. Manyetik Alan, Alan Şiddeti, Alan Çizgileri...530 4. Manyetik Akı, Manyetik Geçirgenlik...531
xiv Manyetik Geçirgenlik...532 Yerin Manyetik Alanı...535 Elektromıknatıs ve Yapısı...536 Elektrik Akımının Manyetik Etkileri...537 Akım Geçen Tele Manyetik Alanda Etkiyen Kuvvet...542 İçerisinden Akım Geçen Paralel İki Tele Etkiyen Kuvvetler...542 Manyetik Alan İçinde Hareket Eden Yüke Etkiyen Kuvvet...545 Manyetik Alan İçinde Hareket Ettirilen İletkenler ve Oluşan Emk...548 Manyetik Akı Değişimi...549 Öz İndüksiyon...553 Maxwell Denklemleri...554 Alternatif Akımın Elde Edilmesi...555 Alternatif Akımın Etkin Değeri...556 Alternatif Akımın Etkileri...556 Alternatif Akım Devreleri...556 Sadece Kondansatörlü Devre...557 Dirençli ve Selfli Devre (RL Devresi)...557 Direnç ve Kondansatörlü Devre (RC Devresi)...558 Direnç, Self ve Kondansatörlü Devre (RLC Devresi)...558 Transformatörler...561 Elektronik Devre Elemanları...563 Fotodiyot...564 Fotodirenç...565 Çözümlü Test...566 Çözümler...570 22. BÖLÜM: MODERN FİZİK Modern Fizik...574 Işığın Yapısı...574 Elektromanyetik Teori...574 Işık Dalgalarının Girişimi...574 Saçak Aralığı ( x)...575 Çift Yarıkta Girişimin Özellikleri...575 Tek Yarıkta Girişim (Kırınım)...576 Saçak Aralığı...576 Saçak Parlaklıkları...577 İnce Zarlarda Girişim...578 Hava Kaması...578 Çözme Gücü...580 Özel Görelilik...582 Michelson - Morley Deneyi...582 Zaman Ölçümü ve Eş Zamanlık...582 Zaman Genişlemesi...583
xv Uzunluk Büzülmesi...584 Göreli Enerji...585 Göreli Momentum...587 Kara Cisim Işıması...588 Fotoelektrik Olayı...589 Foton Enerjisi...589 Elektronvolt (ev)...589 Einstein'in Fotoelektrik Denklemi...590 Fotoelektron Sayısı...590 Fotosel Lamba ve Fotoelektrik Akımı...591 Fotosele Üreteç Bağlanması...591 Kesme Potansiyel Farkı...591 Compton Saçılması Olayı...596 Madde Dalgaları...597 Tanecik Modelinin Açıklayabildiği Olaylar...598 Çözümlü Test...601 Çözümler...604 Elektromanyetik Dalgalar...609 Elektromanyetik Spektrum...609 Radyo Dalgaları...609 Mikrodalgalar...609 Kızıl Ötesi Dalgalar...610 Görünür Işık Dalgaları...610 Mor Ötesi Dalgalar...610 X - Işınları...610 Gama Işınları...612 Elektromanyetik Dalgalarda Doppler Olayı...613 Atom Teorileri ve Enerji Seviyeleri...613 J.J Thomson Atom Modeli...613 Rutherford Atom Modeli...613 Bohr Atom Modeline Göre Yörünge Yarıçapları...615 Bohr Atom Modeline Göre Enerji Seviyeleri...616 Bohr Atom Modelinin Açıklayamadığı Olaylar...617 De Broglie Hipotezi...617 Heisenberg Belirsizlik İlkesi...618 Elektron Bulutu...619 Kuantum Sayıları...619 Atomların Uyarılması...622 Kendiliğinden Emisyon ve Uyarılmış Emisyon...624 Lazer...625 Lazer Işığının Özellikleri...625 Maddenin Yapısı...626 İyonik Bağ...626
xvi Kovalent Bağ...626 Apolar Kovalent Bağ...626 Polar Kovalent Bağ...626 Metalik Bağ...626 Çekirdeğin Yapısı...627 Radyoaktivite...629 Alfa (α) Bozunması...629 Beta (β) Bozunması...629 Gama (γ) Bozunması...629 Yarı Ömür...630 Ortalama Ömür...630 Nükleer Enerji...631 Fisyon (Çekirdek Bölünmesi)...631 Füzyon (Çekirdek Kaynaşması)...631 Atomlardan Kuarklara...632 Karşıt Parçacık...632 Mezonlar...632 Parçacıklar Ailesi...633 Kuarklar...635 Yıldızlardan Yıldızsızlara...636 Güneş'in Yaşamı...636 Yıldızların Uzaklığı...637 Yıldızların Sıcaklıkları...638 Yıldızların Parlaklıkları ve Işınım Gücü...638 Salt Parlaklık...639 Hertzsprung - Russel Diyagramı...640 Gökadalar...640 Sarmal Gökadalar...641 Eliptik Gökadalar...641 Düzensiz Gökadalar...641 Kızıla Kayma...641 Evrenin Genişlemesi...642 Çözümlü Test...643 Çözümler...647 KAYNAKLAR...651