1. Fizik Bilimine Giriş ⚛️

1.1. Fiziğin Kapsamı ve Doğa Bilimlerindeki Yeri

Fizik, evreni oluşturan madde ve enerjinin temel bileşenlerini, bunlar arasındaki etkileşimleri ve bu etkileşimlerin sonucunda meydana gelen olayları inceleyen temel bir doğa bilimidir. Makro kozmostan (evrensel ölçekler) mikro kozmosa (atomaltı parçacıklar) kadar geniş bir yelpazede, madde ve enerjinin davranışlarını yasa ve ilkelerle açıklamaya çalışır. Diğer tüm doğa bilimleri (kimya, biyoloji, astronomi vb.) fizik yasaları üzerine inşa edilmiştir; bu nedenle fizik, evrenin işleyişini anlamak için temel bir dil ve araç seti sunar.

1.1.1. Fiziğin Alt Alanları

• Mekanik: Kuvvetlerin etkisi altındaki cisimlerin hareketini ve dengesini inceler. Kinematik (hareketin geometrisi) ve Dinamik (hareketin nedenleri) olarak ikiye ayrılır.
• Termodinamik: Isı, sıcaklık, enerji ve bunların maddeler üzerindeki etkileşimlerini inceler. Enerjinin korunumu ve entropi gibi kavramlar temelini oluşturur.
• Elektromanyetizma: Elektrik yükleri, akımlar, manyetik alanlar ve bunların birbirleriyle etkileşimlerini araştırır. Günlük yaşamdaki birçok teknolojik uygulamanın temelidir.
• Optik: Işık olaylarını, ışığın doğasını, yayılmasını, yansımasını, kırılmasını ve maddeyle etkileşimlerini inceler.
• Atom Fiziği: Atomun yapısını, atomların elektron dizilimlerini ve atomların yaydığı veya soğurduğu ışınımı inceler.
• Nükleer Fizik: Atom çekirdeğinin yapısını, kararlılığını, nükleer reaksiyonları ve radyoaktiviteyi araştırır.
• Katıhal Fiziği: Yoğun madde fiziği olarak da bilinir; kristal yapıdaki katı maddelerin elektriksel, manyetik, optik ve termal özelliklerini inceler. Yarı iletken teknolojisi bu alanın ürünüdür.
• Yüksek Enerji ve Plazma Fiziği (Parçacık Fiziği): Maddenin en temel bileşenlerini (temel parçacıklar) ve aralarındaki etkileşimleri yüksek enerjili çarpışmalarla inceler.

1.2. Fiziksel Nicelikler ve Birim Sistemleri

Fizikte ölçülebilen her şeye fiziksel nicelik denir. Fiziksel nicelikler, temel nicelikler ve türetilmiş nicelikler olarak sınıflandırılır.

1.2.1. Temel Nicelikler ve SI Birim Sistemi

Temel nicelikler, başka fiziksel nicelikler cinsinden tanımlanamayan, bağımsız niceliklerdir. Uluslararası Birim Sistemi (SI, Système International d'Unités) yedi temel nicelik ve bunların birimlerini belirlemiştir:

• Uzunluk: metre (m)
• Kütle: kilogram (kg)
• Zaman: saniye (s)
• Elektrik Akımı: amper (A)
• Sıcaklık: kelvin (K)
• Madde Miktarı: mol (mol)
• Işık Şiddeti: kandela (cd)

1.2.2. Türetilmiş Nicelikler

Türetilmiş nicelikler, temel nicelikler kullanılarak matematiksel bağıntılarla tanımlanan niceliklerdir. Örneğin, hız (uzunluk / zaman), alan (uzunluk * uzunluk), kuvvet (kütle * ivme) türetilmiş niceliklerdir.

1.3. Vektör ve Skaler Büyüklükler

Fiziksel nicelikler, sahip oldukları özelliklere göre skaler veya vektörel olarak sınıflandırılır.

• Skaler Büyüklükler: Yalnızca sayısal bir değer (büyüklük) ve bir birim ile tam olarak tanımlanabilen niceliklerdir. Yön bilgisi içermezler. Örneğin, kütle, sıcaklık, zaman, enerji, sürat skaler büyüklüklerdir.
• Vektörel Büyüklükler: Sayısal bir değer (büyüklük), bir birim ve bir yön ile tam olarak tanımlanabilen niceliklerdir. Örneğin, kuvvet, hız, ivme, yer değiştirme, momentum vektörel büyüklüklerdir. Vektörler, genellikle bir ok ile gösterilir; okun uzunluğu büyüklüğü, yönü ise niceliğin yönünü belirtir.