Bölüm I: Fizik ve Ölçme

(1)

Bölüm I: Fizik ve Ölçme

1.1. Uzunluk, Kütle ve Zaman Standartları

Fiziksel bir olayı nicel olarak tanımlayan sayısal değerlere fiziksel nicelik denir. Mekanikte bütün fiziksel nicelikler üç temel büyüklük cinsinden ifade edilirler:

1) Uzunluk 2) Zaman 3) Kütle

Bu büyüklüklerin tanımları açıkça bilinir. 1960 yılında Uluslararası Birim Kurulu, uzunluk, kütle ve diğer temel büyüklükleri standart hale getiren kararlar aldı. Bu sistem “ Uluslararası Sistem” (Systeme International) olarak adlandırılır ve kısaca SI ile gösterilir. Aşağıdaki yedi temel büyüklük SI birim sistemini oluşturur.

Büyüklük Adı Sembolü

Uzunluk Metre m

Zaman Saniye s

Kütle Kilogram kg

Madde miktarı Mol mol

Sıcaklık Kelvin K

Elektrik akımı Amper A

(2)

1.2. Maddenin Yapı Taşları

Maddeler atomlardan, atomlar da merkezlerinde çekirdek bulunan ve çekirdek etrafında dolanan elektronlardan oluşur. Çekirdek proton ve nötronlardan, proton ve nötronlar ise kuarklardan oluşur. Elektron negatif, proton pozitif elektrik yükü taşır, nötron ise yüksüzdür.

Aynı cins atomlardan oluşan, fiziksel yollar ile kendinden daha basit ve farklı maddelere ayrılamayan saf maddelere element denir. Her element onu oluşturan atomun çekirdeğindeki proton sayısı ile ayırt edilebilir.

Atom numarası çekirdekteki proton sayısıdır ve genellikle Z ile gösterilir. Kütle numarası, çekirdekteki proton ve nötron sayılarının toplamı olarak ifade edilir ve A ile gösterilir.

1.3. Yoğunluk

Herhangi bir maddenin yoğunluğu, birim haciminde bulunan madde miktarıdır ve 𝜌 ≡ 𝑚

𝑉

olarak ifade edilir. Burada, 𝜌 yoğunluk, 𝑚 kütle, 𝑉 hacimdir. Yoğunluk maddenin bir özelliğidir.

SI birim sisteminde madde miktarını ifade etmek için mol tanımını kullanılır. Bir maddenin bir molü, Avagadro sayısı kadar parçacık içerir. Bir moldeki parçacık sayısına Avogadro sayısı denir, 𝑁' gösterilir ve değeri

𝑁_'= 6,02214199×1012_{Parçacık/mol}

ile verilir. Herhangi bir elementin molar kütlesi bir molünün kütlesidir: 𝑀45678 = 𝑁'𝑚. Böylece, molar kütlesi bilinen bir

(3)

Boyut kelimesi bir niceliğin fiziksel doğasını gösterir. Örneğin bir mesafenin boyutuna uzunluk denir. Boyut analizi yaparken, uzunluk, kütle ve zaman sırasıyla 𝐿, 𝑀 𝑣𝑒 𝑇 ile gösterilirken, bir fiziksel büyüklüğün boyutu parantezi ile gösterilir. Örneğin hızın boyutu

𝑣 = 𝐿 𝑇

İle verilir. Boyut analizi fizikte problem çözerken oldukça yaralıdır. Boyut analizi yapılarak eşitliğin doğru yazılıp yazılmadığı kontrol edilebilir.

1.4. Boyut Analizi

1.5. Birim Çevirme

Bazen, birimleri bir sistemden diğerine çevirmek gerekebilir. Bu durumda çevrim çarpanları kullanılır. Örneğin , CGS (Centimetre-Gram-Second) birim sisteminde,

Uzunluk santimetre (cm) Kütle gram (gr) Zaman saniye (s)

olarak alınır. Ingiliz birim sistemindeki uzunluk birimlerinden biri inç’tir ve 1 𝑖𝑛ç ≅ 2,54 𝑐𝑚 ‘dir. Bunun yanında SI birim sistemi ve Ingiliz birim sistemindeki diğer uzunluk birimleri arasındaki çevrim çarpanları aşağıdaki gibidir:

1 𝑚𝑖𝑙 = 1609 𝑚, 1𝑓𝑡 = 0,3048 𝑚

Örnek : 10 inç kaç cm’dir? İnçi cm’ye çeviren çevrim çarpanı 2,54 cm/inç olduğundan; 10 inç=(10 inç)x(2,54 cm/inç)=35,4 cm