Fizik Bilimi

Fen bilimleri ve iç içe geçen disiplinler

Fizik, kimya ve biyoloji fen bilimlerini oluşturan disiplinlerdendir. Bu disiplinlerin çalışma alanları çoğu zaman iç içe geçer. Bu yüzden bir olay açıklanırken genellikle birkaç disiplinden birlikte yararlanılır.

Bilim insanları doğada tekrar eden olayları gözlemlemiş, evrendeki olguları anlamak için deneyler de yapmıştır. Bu çalışmalar sonucunda doğa yasaları tanımlanmıştır. Bilgi biriktikçe fen bilimleri disiplinlere, her disiplin de kendi içinde alt dallara ayrılmıştır.

Fotosentez bu iş birliğine iyi bir örnektir. Bitkinin güneş ışığını soğurması ve bu enerjinin dönüşmesi fizikle açıklanır. Karbondioksidin besine dönüşmesini kimya ve biyoloji ele alır. Bitkinin büyüyüp gelişmesini sağlayan organik maddelerin üretimi, ekosistemdeki yaşam için oksijenin sağlanması ve karbondioksit döngüsünün sürmesi ise biyolojinin inceleme alanındadır.

Aşağıdaki tabloda aynı olayı birden çok disiplinin birlikte incelediği örnekler vardır.

Fizik başka disiplinlerle nasıl ilişkilidir?

İşitme olayını düşünelim. Bir müzik aletinden gelen ses önce kulak kepçesinde toplanır, kulak kanalından geçerek kulak zarını titretir. Titreşimler çekiç, örs ve üzengi kemikleri üzerinden salyangoza ulaşır; oradaki sıvıyı ve tüyleri hareket ettirir. Tüy hücrelerinin ürettiği uyarılar işitme sinirleriyle beyne gider. Beyin bu uyarıları yorumlayınca sesi duyarız. Bu olayı açıklarken birden çok disiplinden yararlanılabilir: Sesin titreşim olarak ilerlemesi fizikle, kulağın ve sinirlerin yapısı biyolojiyle ilişkilidir.

Tiyatro, konser salonu ve cami gibi büyük mekânlarda sesin herkese ulaşması için akustik düzenlemeler yapılır. Antik Çağ’ın açık hava tiyatrolarında dinleyicilerin oturduğu alan sahneye doğru eğimli yapılmıştır. Antik Efes Tiyatrosu’ndaki oturma alanı bunun bir örneğidir. Oyuncular ise yüzlerindeki maskeleri bir megafon gibi kullanarak sesi daha iyi duyurmaya çalışmıştır.

Elektrik kullanılmadan önce camileri kandiller aydınlatırdı. Kandillerden çıkan is, içerideki havayı kirletiyor ve süslemeleri zamanla bozuyordu. Mimar Sinan, Süleymaniye Camisi’nde bu soruna bir çözüm buldu: İçerideki havanın akışını kanallar yardımıyla bir odaya yönlendirdi. Bu odada biriken is daha sonra mürekkep yapımında kullanıldı.

Fizik başka pek çok alanla iş birliği yapar. Astronomide gezegen ve yıldızların hareketleri teleskoplarla gözlenir, yörüngeleri hareket konusundan yararlanılarak hesaplanır. Biyolojide bitki ve hayvan dokuları mikroskopla görüntülenirken ışık konusundan yararlanılır. Kimya, atomların ve moleküllerin nasıl davrandığını açıklarken fizikteki hareket ve enerji konularını kullanır.

Müzikte telli bir enstrümandan çıkan sesin özellikleri dalgalar konusuyla açıklanır; akort vidasıyla telin geriliminin ayarlanması ise esneklik konusuyla ilgilidir. Görsel sanatlarda resim çizerken ışık ve renk konularından yararlanılır. Coğrafyada tsunaminin oluşumu ve yayılması dalgalar konusuyla açıklanır. Tsunami, deprem sırasında oluşmaya başlayıp deniz boyunca ilerleyen dev dalgalardır. Basketbolda topun atıldığı açı, topun hızı ve varacağı nokta arasındaki ilişki kuvvet, hareket ve enerji konularıyla açıklanır. Fizik ise bir aracın süratini incelerken matematikten yararlanır.

Örneklerden fizik biliminin tanımına

Eski Çağ’da fizikle ilgili araştırmalar doğa felsefesinin bir parçasıydı. Aristo’nun Physica adlı kitabı bu döneme bir örnektir. Aristo bu kitapta fizikte değişimin genel ilkelerini ortaya koymuş; hareket, mekân, boşluk, zaman gibi kavramlar üzerinde de durmuştur. Zamanla bilimin incelediği olgular daha özel hâle gelmiş, bilginin kapsamı da genişlemiştir.

Fiziğin tanımına tek tek örneklerden yola çıkarak ulaşabiliriz. Gökkuşağının oluşması ışığın kırılmasıyla; kaykaycının yokuş aşağı kayıp havada süzülmesi enerji dönüşümüyle; pota atışı kuvvet, hareket ve enerjiyle; tsunaminin yayılması ise dalgalarla açıklanır. Bu örneklerin hepsi evrende gerçekleşen olaylardır ve hepsi fiziğin kavramlarıyla açıklanır. Örneklerdeki bu ortak noktalardan genel bir tanım çıkarırız.

Fizik, evreni ve evrende olup biten olayları açıklamayı amaçlar. Bu açıklamaları yaparken deneylerden ve gözlemlerden elde edilen bilgileri kullanır. Ortaya koyduğu bağıntıları ve yasaları çoğunlukla matematik diliyle ifade eder. Fizik alanındaki çalışmalar hem teknolojiyi hem de insanlığı ileriye taşır.

Fizik doğayı çok farklı ölçeklerde inceler. İncelediği yapılar atom altı parçacıklar kadar küçük ya da evrendeki galaksiler kadar büyük olabilir.

Fizik günlük hayatta ve teknolojide

Günlük hayatta karşılaştığımız pek çok olayı fizik yasalarıyla açıklarız. Yağmur dinip güneş parlayınca gökkuşağı oluşur; bunun nedeni ışığın kırılmasıdır. Kaykay sporcusu eğimli bir platformda hızla kayar, platform bitince bir süre havada süzülür ve yere iner. Bu hareket enerji dönüşümüyle açıklanır.

Mikrodalga fırın, akıllı telefon, GPS (küresel konumlama sistemi) cihazı ve LED (ışık yayan diyot) lamba gibi hayatımızı kolaylaştıran araçlar fizik yasalarından yararlanılarak yapılmıştır. GPS cihazlarının ve LED lambaların çalışma ilkeleri elektrik ve manyetizma konularıyla açıklanır.

Günümüzde fizik çalışmalarının yürütüldüğü pek çok bilimsel araştırma merkezi bulunur. Fizikçiler bu merkezlerde başka disiplinlerden uzmanlarla birlikte çalışır. Tıbbi görüntüleme cihazları, robotik sistemler, haberleşme ve gözetleme uyduları, kablosuz ağ bağlantıları, insansız hava araçları ve yeni enerji kaynaklarının keşfi bu ortak çalışmaların ürünleridir.

Robotik cerrahi sisteminde cerrah, konsoldaki kolları kullanarak ameliyatı yapar ve ameliyat bölgesini çok net, üç boyutlu olarak görür. İnsansız hava araçları uzaktan kumandayla yerden yönetilebilir ya da yüklenen uçuş programıyla kendiliğinden uçabilir. Bu araçların uçuşunda hava sürtünmesi, havanın kaldırma kuvveti ve enerji dönüşümleri etkilidir.

Örnekler

1. Örnek 1Üç öğrenci, günlük hayatta karşılaştıkları ve fizikle ilişkili olan şu örnekleri veriyor: gökkuşağının oluşması, kaykaycının yokuş aşağı kayıp havada süzülerek yere inmesi ve LED lambanın çalışması. Bu örneklerin her biri fiziğin hangi konusuyla açıklanır?

   Cevabı göster

   Gökkuşağının oluşması ışığın kırılmasıyla, kaykaycının hareketi enerji dönüşümüyle, LED lambanın çalışması elektrik ve manyetizma konularıyla açıklanır. Bu konuların hepsi fizik biliminin çalışma alanındadır.

2. Örnek 2Elektrikli yılan balığı ürettiği elektriği avlanmak, kendini korumak, yön bulmak ve iletişim kurmak için kullanır. Organlarındaki hücrelerde elektrik akımı, sodyum ve potasyum iyonlarının zardan geçişine bağlı olarak oluşur ve 1-2 milisaniye sürer. Balığın önemli organlarını saran yağ tabakası yalıtkan görevi görür. Bilim insanları, bu balıkların elektrik üretme biçimini örnek alarak daha ekonomik piller yapmaya çalışmaktadır. a) Bu olayı açıklamak için hangi disiplinlerden yararlanılır? b) Pil geliştirme çalışması, fizik bilimindeki çalışmaların neye katkı sağladığını gösterir?

   Cevabı göster

   a) Organların ve hücrelerin yapısı biyolojiyle, sodyum ve potasyum iyonları kimyayla, elektrik akımının oluşması ve yağ tabakasının yalıtkan olması fizikle açıklanabilir. b) Daha ekonomik pil yapma çalışması, fizik bilimindeki çalışmaların hem teknolojiye hem de insanlığa katkı sağladığını gösterir.

3. Örnek 3Heykeltıraşlar, yaptıkları heykelin devrilmeden durmasını sağlamaya çalışır. Biyonik uzuvlardaki sensörler, kasların oluşturduğu elektriksel aktiviteyi ölçüp bu bilgiyi protezin kontrol sistemine gönderir. Bu uzuvlar üretilirken nanoteknoloji, 3D baskı ve robot teknolojisinden yararlanılır. Heykel yapımı ve biyonik uzuvlar hangi disiplinlerle ilişkilidir? Her birinin fizikte hangi konuyla ilgili olduğunu yazınız.

   Cevabı göster

   Heykel yapımı görsel sanatların konusudur; heykelin devrilmeden durması fizikteki denge konusuyla ilgilidir. Biyonik uzuvlar kaslarla çalıştığı için biyolojiyle, üretimlerinde kullanılan nanoteknoloji, 3D baskı ve robot teknolojisi nedeniyle teknolojiyle ilişkilidir. Kaslardaki elektriksel aktivitenin ölçülmesi ise fizikteki elektrik konusuyla ilgilidir.

4. Örnek 4İnsan kas, kemik ve eklemleri sayesinde hareket eder. Hareket için gereken enerji vücuttaki kimyasal reaksiyonlarla sağlanır. Bu olayda fizik bilimiyle ilişkili üç durumu yazınız.

   Cevabı göster

   Kas ve eklemler bir kaldıraç sistemi gibi çalışır. Vücutta üretilen enerji mekanik enerjiye dönüşür. Hareket sırasında denge korunur. Bu üç durum fizik bilimiyle ilişkilidir.

5. Örnek 5Aşağıdaki durumlarda fiziğin hangi konusundan yararlanıldığını yazınız. Sonra bu örneklerden yola çıkarak fizik biliminin tanımını yapınız. a) Teleskopla gözlenen gezegenlerin yörüngelerinin hesaplanması b) Bitki dokusunun mikroskopla görüntülenmesi c) Tsunaminin oluşması ve yayılması ç) Basketbolda topun potaya atılması

   Cevabı göster

   a) hareket b) ışık c) dalgalar ç) kuvvet, hareket ve enerji. Bu örneklerin hepsi evrende gerçekleşen olaylardır ve fiziğin kavramlarıyla açıklanır. Buna göre fizik bilimi; kuvvet, madde, enerji, uzay ve zaman arasındaki ilişkileri temel alarak evreni gözlem ve matematiksel hesaplarla inceleyen yasa ve teorilerin bütünüdür.

Soruları çözün; her cevaptan sonra doğru mu yanlış mı olduğunu hemen göreceksiniz.

1. 1Fizik biliminin amacı aşağıdakilerden hangisidir?

   AElementleri periyodik tabloda sınıflandırmakBGenetik kodu ve kalıtımı incelemekCEvreni ve evrende olup biten olayları açıklamakDHücrenin yapısını ve organellerin görevlerini incelemek

2. 2Yağmurdan sonra güneş açınca oluşan gökkuşağı fiziğin hangi konusuyla açıklanır?

   AEnerji dönüşümüBIşığın kırılmasıCEsneklikDElektrik ve manyetizma

3. 3Süleymaniye Camisi’ni aydınlatan kandillerin isi için Mimar Sinan nasıl bir çözüm bulmuştur?

   AKandillerin yerine elektrik lambaları koymuştur.BKandillerin sayısını yarı yarıya azaltmıştır.CHavayı kanallarla bir odaya yönlendirmiştir.DSüslemeleri isten korumak için camla kaplamıştır.

4. 4Doğru mu, yanlış mı?

   • Eski Çağ’da fizikle ilgili araştırmalar doğa felsefesinin bir parçasıydı.DoğruYanlış
   • Her doğa olayını yalnız bir disiplin inceler.DoğruYanlış
   • Fizik alanındaki çalışmalar hem teknolojiyi hem de insanlığı ileriye taşır.DoğruYanlış
   • Fizik yalnız gözle görebildiğimiz büyüklükteki cisimleri inceler.DoğruYanlış
   • Fizik, evrendeki olayları açıklamak için deneylerden ve gözlemlerden edindiği bilgileri kullanır.DoğruYanlış

5. 5Disiplinleri, fizikten yararlandıkları örneklerle eşleştiriniz.

   Soldan bir öğeye, sonra sağdaki eşine dokunun.

   AstronomiBiyolojiKimyaCoğrafyaSpor

   Atom ve moleküllerin davranışlarıBasketbolda topun potaya atılmasıDokuların mikroskopla görüntülenmesiTsunaminin oluşması ve yayılmasıGezegen yörüngelerinin hesaplanması

6. 6Kelimeleri uygun boşluklara yerleştiriniz. Bir kelime artacak.

   dengekırılmasıfelsefesinindönüşümümatematik
   1. Fizik, bulduğu bağıntıları ve yasaları genellikle diliyle ifade eder.
   2. Eski Çağ’da fizik araştırmaları doğa sınırları içinde yapılırdı.
   3. Kaykaycının yokuş aşağı kayıp havada süzülmesi enerji ile açıklanır.
   4. Heykelin devrilmeden durması fizikteki konusuyla ilgilidir.
   Kontrol et

7. 7İnsansız hava araçlarının uçuşunu etkileyen üç durumu yazınız. Bu durumlar fen bilimlerinin hangi disipliniyle ilişkilidir?

   1. ipucunu göster

8. 8Güneş’in hareketleri, iklim olayları ve su döngüsü hangi disiplinler tarafından incelenir? Bu üç örnekten fizik bilimi hakkında nasıl bir genel sonuç çıkarırsınız?

   1. ipucunu göster