Fiziğin Alt Alanları Nedir Açıklamalarıyla
FİZİĞİN ALT ALANLARI
➡Elektrik: Elektrik; cismin içinde bulunan elektron, proton ve benzeri parçaların hareketiyle oluşan bir enerji türüdür. Elektriğin iki türü vardır. Bunlar; statik elektrik ve dinamik elektriktir.
Statik elektrik; yüklerin kendi aralarında etkileşimi doğrultusunda ortaya çıkan elektriktir. Yalıtkan ya da iletken iki maddenin sürtünmesi sonucunda, iki madde arasında negatif ve pozitif elektronların işaretlerinin değişmesi ile oluşur.
Dinamik elektrik; kendi atomlarından kopan elektronların iletken bir cisim içindeki hareketlerine verilen addır. Dinamik elektrik hareketlidir. Elektronlar negatif kutuptan pozitife doğru hareket ederler. Doğru akım ve alternatif akım olarak iki çeşittir.
➡Mekanik:
Mekanik Nedir
Mekanik (İngilizce; mechanics, Almanca; mechanik), kuvvetlerin etkisi altındaki cisimlerin hareketli ve durağan hâllerini inceleyen bilim dalıdır.
Mekanik biliminin tarihsel gelişimi
Mekanik, fizik bilimleri nin en eskisidir. Kaldıraçları ve suyun kaldırma kuvvetini kapsayan tarihteki ilk yazılı mekanik prensipler Arşimet'e (MÖ 287-MÖ 212) aittir. Makara, eğik düzlem ve somun anahtarı ile ilgili çalışmalar da antik metinlere kaydedilmiştir. Bu dönemde mekanik bina inşaatı gereksinimlerini karşılamakla sınırlıydı. Arşimet'ten sonra gelen İbn-i Heysem, İbn-i Sina, İbn Bacce gibi müslüman bilim insanları ile Galileo, Kepler, Leonardo da Vinci, Varignon, d'Alembert, Stevinus, Newton, Lagrange gibi batılı bilim insanlarının çalışmaları sayesinde Mekanik bugünkü seviyesine gelmiştir.
Mekaniğin Önemi
İnsan yaşantısında dün olduğu gibi bugün de mekanik biliminin yeri büyüktür. Suyun akışından tutun da, insanın yaşamını kolaylaştırmak için tasarlanan uçağın uçuşuna, makinelerin çalışmasına kadar tabiattaki bütün hareketler mekanik prensiplerine göre gerçekleşir. Başta Makine olmak üzere mühendisliğin tüm uygulamalarında, mekanik bilimi ve prensipleri büyük öneme sahiptir ve bu sahalarda çalışanlar tarafından özümsenmesi gerekir.
Mekaniğin Kısımları
Mekanik bilimi, ideal durumları inceleyen Rijit cisimler mekaniği ve gerçek durumları inceleyen Sürekli ortamlar mekaniği olmak üzere iki ana kısımda ele alınabilir.
Rijit cisimlerin mekaniği
Kuvvetlerin tesiri altındaki bir cismi meydana getiren tüm parçaların, birbirlerine göre izafi olarak şekil değiştirmediği cisme rijit cisim denir. Bu cisim ideal bir cisimdir ve gerçekte tüm cisimler kuvvet etkisiyle elastik veya plastik şekil değiştirirler.
Bu ideal durumu inceleyen rijit cisimler mekaniği başlıca iki kısımda incelenir :
1.Statik; kuvvet tesiri altındaki rijit cisimlerin durağan dengesini,
2.Dinamik; rijit cisimlerin hareketlerini ve dinamik haldeki dengesini inceler.
Statik, dinamiğin, ivmenin sıfır olduğu özel bir durumu olarak görülebilmekle birlikte, mühendislik eğitiminde ayrı olarak ele alınır. Çünkü birçok nesnedende durumunu koruyacağı öngörüsüyle tasarlanır.
Bu ideal durumu inceleyen rijit cisimler mekaniği başlıca iki kısımda incelenir :
1.Statik; kuvvet tesiri altındaki rijit cisimlerin durağan dengesini,
2.Dinamik; rijit cisimlerin hareketlerini ve dinamik haldeki dengesini inceler.
Statik, dinamiğin, ivmenin sıfır olduğu özel bir durumu olarak görülebilmekle birlikte, mühendislik eğitiminde ayrı olarak ele alınır. Çünkü birçok nesnedende durumunu koruyacağı öngörüsüyle tasarlanır.
Sürekli ortamlar mekaniği
Katı mekaniği
Katı mekaniği veya Mukavemet, kuvvet etkisiyle şekil değiştirebilen cisimlerin statik ve dinamik dengelerini inceleyen bilim dalıdır.
Katı mekaniği veya Mukavemet, kuvvet etkisiyle şekil değiştirebilen cisimlerin statik ve dinamik dengelerini inceleyen bilim dalıdır.
Akışkanlar mekaniği
Akışkanların dengesini inceleyen bilim dalıdır. Akışkanlar mekaniği aşağıdaki alt dallara ayrılır.
a. Akışkanlar statiği
1. Hidrostatik
2. Aerostatik
b. Akışkanlar dinamiği
1. Hidrodinamik
2. Aerodinamik
a. Akışkanlar statiği
1. Hidrostatik
2. Aerostatik
b. Akışkanlar dinamiği
1. Hidrodinamik
2. Aerodinamik
➡Manyetizma:
Manyetizma demir, nikel, kobalt gibi maddeleri çeken cisimlerin fiziksel özelliklerinden biridir.
En basit olarak manyetizmanın bir iğneyi veya vidayı mıknatısın çekmesine neden olan etmen olarak tanımlayabiliriz.
Manyetizma bütün maddelerin sahip olduğu bir özelliktir. Kimi maddeler yüksek manyetiklik özellik gösterirken kimileri çok çok düşük derecelerde manyetik özellik gösterirler.
Daha da derine inecek olursak Manyetizmanın kaynağı atomların yapısında yer alan elektron adını verdiğimiz negatif yüklü parçacıklardır diyebiliriz.
Manyetizma bir çok alt kavramı beraberinde getiriyor. Bunları hep birlikte incelemek konuyu daha anlaşılır kılacaktır fakat soru sadece manyetizma üzerine odaklandığı için bu kadar açıklamanın yeterli olacağını düşünüyorum.
Konuyla ilgili diğer kavramlardan bazıları "Manyetik alan", "Elektromanyetik kuvvet", "Dünyanın manyetik alanı", "Manyetik alan çizgileri", "Manyetik kutup", "Mıknatıslar"..
Manyetizma Nerelerde Kullanılır
1- Denizciler pusula ile yönlerini bulurlar.
2- Hurda yığınları arasındaki demir parçalarının ayıklanmasında
3- Vinçler de ağır yükleri kaldırmak için elektro mıknatıs kullanılır.
4- Elektrik motorlarında, kapı zillerinde, telgraf ve telefon gibi araçlarda
5- Elektrik santrallerinde jeneratörlerde elektrik elde etmek için kullanılır.
➡Atom fiziği:
ve klasik
, atom fiziğindeki problemlere uygulandığında kökten yanlışlıklara yol açmaktadır.
, çok küçük Güneş sistemleri olarak düşünülemez.
, ancak kuvantum mekaniği temelinde kavranabilir. Daha ince ayrıntılar ise, görelilik kuvantum mekaniğini gerektirir. Atomlar çok küçük olduğundan, özellikleri ancak dolaylı deney teknikleriyle anlaşılabilir. Bunların başında, maddenin saldığı ya da soğurduğu elektromagnetik ışınımların ölçülmesi ve yorumlanmasıyla uğraşan spektroskopi gelir. Tüm kimyasal elementler, özgün dalgaboylarında ışınımlar veren tayflar gösterir.
kullanılarak ve
kütlesi ve yükü, ışık hızı,
gibi bazı atom sabitlerinin yardımıyla belirtici dalgaboyları ve atomun enerjileri hesaplanabilir.
➡Termodinamik:
Termodinamik Nedir? Termodinamik Yasaları
Daha etkili ısı makineleri ortaya koymak için yapılan ilk araştırmalar termal fiziği oluşturan Termodinamiğin üç yasasının keşfini sağlamıştır.
Termodinamiğin Kökeni
Endüstri devrimi zamanında mühendisler, ısı enerjisiyle iş yapan etkili ısı makineleri yapmaya çalışıyordu. İşlevsel ve verimli ısı makinelerini üretmek için genel prensiplere dayalı olarak yaptıkları temel araştırmalar fiziğin branşlarından birisi olan Termodinamiği oluşturmuştur.
Termodinamik, ısı ve termal enerji üzerine yapılan çalışmalara denir. Termodinamiğin üç yasası mevcuttur ve ek olarak temel yasa olan sıfırıncı yasası vardır.
Termodinamiğin Sıfırıncı Yasası
Basitçe sıfırıncı yasaya göre c adında bir cisimle a ve b adında iki cisim ayrı ayrı ısısal dengeye sahipse a ve b cisimleri birbirleriyle de ısısal dengededir. Bu yasa temel cebir mantığı olan "eğer a=c ve b=c ise a=b'dir" kuralına uyar.
Termodinamiğin Birinci Yasası
Termodinamiğin birinci yasası, enerjinin korunumu yasasının iş ve ısı makinelerine uyarlanmış halidir. Bir ısı makinesi veya bir sistem başlangıçta enerji alır. Sonrasında iş ve atık ısı olarak enerji çıkışı oluşur. Termodinamiğin birinci yasasına göre bir sisteme giren enerjinin miktarı sistemden iş ve atık ısı olarak çıkan toplam enerjinin miktarına eşittir.
Enerjinin korunumu yasasına göre, atık ısı çıkışı olmasa bile ısı makinesinin çıkardığı iş verilen enerjiden fazla olamaz. Diğer deyişle asla verdiğimizden fazlasını alamayız.
Termodinamiğin İkinci Yasası
Sadece ilk yasaya bakarak ısı makinesine verilen enerjinin makineden çıkan işe eşit olması mümkün görünmektedir. Bu durumda makine yüzde 100 verimli olacaktır. Termodinamiğin ikinci yasası, herhangi bir makine veya sistemin hiçbir zaman yüzde 100 verimli olamayacağını söyler. Her zaman artık bir ısı oluşacaktır.
Entropi
İkinci yasa ayrıca entropi kavramıyla da ilgilenir. Entropi, bir sistemin gelişigüzel oluşu ya da bir sistemin düzensizliği olarak tanımlanır. Yüksek seviyede düzensiz ya da gelişigüzel bir sistem yüksek bir entropiye sahiptir. Isı, enerjinin gelişigüzel bir formudur ve bir sisteme ısı enerjisi vermek sistemin entropisini arttırır. Böylece düzensizlik artmış olur. Bir ısı makinesinde bu düzensizlik ne kadar çoksa verim o kadar düşük olur.
Termodinamiğin ikinci yasasının alternatif bir ifadesi olarak, kapalı bir sistemdeki herhangi işlem sonucu bu kapalı sistemin entropisi artar denilebilir. Sistem kapalı değilse ve hatta entropisi bir şekilde azaltılsa bile bu sistemde gerçekleşen işlemler bu defa evrenin entropisini arttırır. Evrenin entropisi hiçbir zaman azalmaz. Ya sabit durumda ya da artmaktadır.
Termodinamiğin Üçüncü Yasası
Mutlak sıfır (-273 derece) sıcaklığın en düşük seviyesidir. Moleküler düzeyde hareketin minimum olduğu sıcaklıktır. Termodinamiğin üçüncü yasası mutlak sıfır derecesine ulaşmanın imkansız olduğunu ifade eder.
Tek istisna olarak ikinci yasanın yüzde 100 verime izin vermesi için mutlak sıfıra ulaşılması gerekirdi. Fakat bu istisnayı da üçüncü yasa yok etmektedir. Termodinamiğin Kökeni
Endüstri devrimi zamanında mühendisler, ısı enerjisiyle iş yapan etkili ısı makineleri yapmaya çalışıyordu. İşlevsel ve verimli ısı makinelerini üretmek için genel prensiplere dayalı olarak yaptıkları temel araştırmalar fiziğin branşlarından birisi olan Termodinamiği oluşturmuştur.
Termodinamik, ısı ve termal enerji üzerine yapılan çalışmalara denir. Termodinamiğin üç yasası mevcuttur ve ek olarak temel yasa olan sıfırıncı yasası vardır.
Basitçe sıfırıncı yasaya göre c adında bir cisimle a ve b adında iki cisim ayrı ayrı ısısal dengeye sahipse a ve b cisimleri birbirleriyle de ısısal dengededir. Bu yasa temel cebir mantığı olan "eğer a=c ve b=c ise a=b'dir" kuralına uyar.
Termodinamiğin Birinci Yasası
Termodinamiğin birinci yasası, enerjinin korunumu yasasının iş ve ısı makinelerine uyarlanmış halidir. Bir ısı makinesi veya bir sistem başlangıçta enerji alır. Sonrasında iş ve atık ısı olarak enerji çıkışı oluşur. Termodinamiğin birinci yasasına göre bir sisteme giren enerjinin miktarı sistemden iş ve atık ısı olarak çıkan toplam enerjinin miktarına eşittir.
Enerjinin korunumu yasasına göre, atık ısı çıkışı olmasa bile ısı makinesinin çıkardığı iş verilen enerjiden fazla olamaz. Diğer deyişle asla verdiğimizden fazlasını alamayız.
Sadece ilk yasaya bakarak ısı makinesine verilen enerjinin makineden çıkan işe eşit olması mümkün görünmektedir. Bu durumda makine yüzde 100 verimli olacaktır. Termodinamiğin ikinci yasası, herhangi bir makine veya sistemin hiçbir zaman yüzde 100 verimli olamayacağını söyler. Her zaman artık bir ısı oluşacaktır.
Entropi
İkinci yasa ayrıca entropi kavramıyla da ilgilenir. Entropi, bir sistemin gelişigüzel oluşu ya da bir sistemin düzensizliği olarak tanımlanır. Yüksek seviyede düzensiz ya da gelişigüzel bir sistem yüksek bir entropiye sahiptir. Isı, enerjinin gelişigüzel bir formudur ve bir sisteme ısı enerjisi vermek sistemin entropisini arttırır. Böylece düzensizlik artmış olur. Bir ısı makinesinde bu düzensizlik ne kadar çoksa verim o kadar düşük olur.
Termodinamiğin ikinci yasasının alternatif bir ifadesi olarak, kapalı bir sistemdeki herhangi işlem sonucu bu kapalı sistemin entropisi artar denilebilir. Sistem kapalı değilse ve hatta entropisi bir şekilde azaltılsa bile bu sistemde gerçekleşen işlemler bu defa evrenin entropisini arttırır. Evrenin entropisi hiçbir zaman azalmaz. Ya sabit durumda ya da artmaktadır.
Termodinamiğin Üçüncü Yasası
Mutlak sıfır (-273 derece) sıcaklığın en düşük seviyesidir. Moleküler düzeyde hareketin minimum olduğu sıcaklıktır. Termodinamiğin üçüncü yasası mutlak sıfır derecesine ulaşmanın imkansız olduğunu ifade eder.
➡Optik:
Optik daha iyi mercekler yapmanın ötesinde bir anlam taşır ve fotonlar, lazer ışın demetleri, holografi gibi birçok alandaki araştırmaları kapsar.
Işığın özellikleri günlük yaşamımıza olağanüstü etkide bulunur. Örneğin, bir cam tabakası dışarıdan gelen ışığın bir bölümünü geçirirken, bir bölümünü yansıtır. Işığın bir mecradan başka bir mecraya geçişine kırınım denir. Bir ışık demeti mecralar arasındaki ara yüze bir açıyla vurduğunda yön değiştirir. Bir prizma kırınımdan dolayı beyaz ışığı bileşimdeki farklı renklere ayırır. Bu durum atmosferdeki su damlacıklarının güneş ışığıyla birlikte gökkuşağı oluşumuna nasıl yol açtığını açıklar.
Büyütme ve Evirme
Bir dış bükey mercek (büyüteç) paralel ışık demetlerinin odak noktasında bir araya gelmesini sağlar. Odak noktasından merceğe olan uzaklığa odak mesafesi denir. Küçük bir nesnenin büyütülmüş bir görüntüsünü ya da büyük bir nesnenin evirilmiş küçük bir görüntüsünü yaratmada bu etkiden yararlanılabilir. Dışbükey merceklerin iki dışbükey yüzeyi vardır. İçbükey yüzeyleri olan mercekler ışık demetlerinin ayrılmasına yol açar ve nesneden daha küçük görüntüler yaratır. Kameralar, teleskoplar ve mikroskoplarda istenen görüntüleri elde etmek için çok sayıda mercek kullanılır. Kameralar nesnelerin daha küçük, mikroskoplar ve teleskoplar ise daha büyük görünmesini sağlar.
Işığın Dalga-Parçacık İkiliği
Geormetrik optik, ışığın yeni bir mecraya girip kırınıma uğrayana kadar tekil ışınlardan oluştuğunu ön görür. Dalga optiğinde ise ışık renklerinin dalga boyları ve ışığı dalga özellikleri göz önünde tutulur. Işık uzamda titreşen elektrik alanları ve manyetik alanlardan oluşmuş bir elektromanyetik dalga sayılır. Işık, mikrodalga ve radyo dalgası arasındaki farklılık dalga boyu uzunluğuna dayanır.
Bir atomun elektronları daha yüksek enerji düzeyinden daha düşük enerji düzeyine sıçrayınca ışık saçılır. Her elektron geçişinde bir foton ( ışık parçacığı) salınır. Foton salınımı bir elektron hızla yavaşladığında da görülür. Elektronlar bir X-ışını tüpündeki bir hedefi bombardımana tuttuğunda X ışınları ortaya çıkar. Işık dalgalarından mı, yoksa parçacıklardan mı oluşur? Her iki model de, gözlemlenebilen ve gözlemlenen fenomenlerin hepsini açıklamaya yetmez. Bu iki teorinin paralel varoluşu ışığın dalga parçacık ikiliği olarak nitelendirilir.
Kutuplaşmış Işık, Lazerler ve Hologramlar
Işığın dalga boyu dışında da özellikleri vardır. Yayılmayan yönüne dikey bir düzlemde, elektrik alanları ve manyetik alanlar titreşir. Kutuplanmış ışıkta manyetik alanların ve elektrik alanlarının titreşimi tek yönde olur. Kutuplayıcı bir ekren sadece belli bir kutupluluktaki ışığın geçmesini sağlamaya yönelik uzun moleküllerden oluşur. LCD ekranlarında kutuplayıcılar kullanılır. Lazer ışınları çoğunlukla çok yüksek yoğunlukta kutuplanmış ışıktır. Optik araştırmaların diğer bir ileri teknoloji uygulaması hologramlardır. Hologramlarda üç boyutlu görüntüler elde etmek üzere içindeki ışık dalgalarının arasındaki girişim kullanılır.
➡Nükleer fizik: Nükleer Fiziğe bağlı alanlar (Kullanım alanları)Atomdan yaklaşık on bin kez küçük olan atom çekirdeğinin yapısını ve kararsız çekirdeklerin ışımalarını araştıran bilim dalı nükleer fiziktir. Kararsız radyoaktif çekirdekler, alfa parçacığı, beta parçacığı, kütlesiz nötrinolar, pozitronlar gibi parçacıklar da salarlar (bak. radyoaktiflik). Çekirdek özellikleri, saçılım deneyleriyle saptanır. Çok yüksek hızlara çıkarılan yüksek enerjili parçacıklarla bombalanan (dövülen) hedef çekirdeklerin bu çarpışmalardan sonraki dönüşümleri, çekirdek tepkimeleri olarak adlandırılır. Çekirdek bölünmesi ve çekirdek kaynaşması yeni elementlerin oluşmasına yol açan tepkimelerdir.
Nükleer fizik, atomu meydana getiren çekirde˘gin özellikleri ve birbirleri ile yaptıkları etkilesmeler ile ilgilenir. Bu nedenle nükleer fiziği çekiredeiğin statik özellikleri (nükleer yapı) ve dinamik özellikleri (bozunma ve nükleer reaksiyonlar) olmak üzere iki ana kısma ayırabiliriz. Nükleer fizik teknolojik yeniliklerin itici kuvvetini saptayan bir alandır ve günümüzde pek çok kullanım alanına sahiptir.
Nükleer Fizik ve Tıp
: Bu alanda hem teshis hem de tedavi amaçlı kullanılmaktadır. Nükleer fizik sayesinde yapılan hızlandırıcılarla vücuttaki dokular, kemikler ve organları test edilmekte ve teshiste yardımcı olmaktadır. Proton, nötron veya ağır iyonlar kullanılarak kanserli hücrelerin öldürülmesi yoluyla da tedaviye yardımcı olmaktadır.Nükleer Fizik ve Endüstri
Bu alanda özellikle, basınç boruları, kaynatıcılar ve diğer büyük metal dökme kalıpların içindeki çatlak ve yarıkların arastırılması yoluyla kontrol alanında kullanılmaktadır.Nükleer Fizik ve Temel bilimler
- Biyolojide; Radyografi, Akıskan yüzeylerde kompleks biyomoleküllerin yapısının incelenmesi.
- Kimyada; elektron spektroskopisi ile kimyasal analiz, Polimerik yapıların incelenmesi, iz elementi analizi.
- Fizikte; Katıların elektron yapısı, Yüzeylerin ve ara yüzeylerin incelenmesi gibi kullanım alanları
Süper olmuş knk
YanıtlaSil