📐 1. Bölüm: Fizik Bilimine Giriş ve Madde
Fiziğin Doğası, Özkütle ve Molekül Çekimleri
Fizik, madde ve enerji arasındaki etkileşimi inceleyen doğa bilimidir. Fizikte büyüklükler ikiye ayrılır: Kendisinden başka büyüklüğe ihtiyaç duymayan Temel Büyüklükler (Kütle, Zaman vb.) ve formüllerle elde edilen Türetilmiş Büyüklükler (Kuvvet, Hız vb.). Ayrıca yönü olmayanlara Skaler, yönü olanlara Vektörel büyüklük denir.
Maddenin kütlesi, hacmi ve eylemsizliği "Ortak Özellik" iken; Özkütle (Yoğunluk) ayırt edici bir özelliktir. Özkütle (d = m/V), sabit sıcaklık ve basınçta maddenin kütlesi ya da hacmi artsa bile DEĞİŞMEZ. Sıvıların yüzey özellikleri moleküller arası çekimle oluşur: Aynı cins moleküllerin birbirini tutmasına Kohezyon, farklı cins moleküllerin birbirine yapışmasına Adezyon denir. Bu kuvvetler yüzey gerilimi ve kılcallık olaylarını doğurur.
Temel Büyüklükler (KISA MUZ)
Şifre ile ezberle: Kütle (kg), Işık Şiddeti (cd), Sıcaklık (Kelvin), Akım (Amper), Madde miktarı (mol), Uzunluk (Metre), Zaman (Saniye). Hepsi Skalerdir! Vektörel Büyüklük
Mutlaka bir YÖN, sayı ve birimle ifade edilen büyüklüklerdir. Örn: Kuvvet, Hız, İvme, Ağırlık, Yer değiştirme. (Sağa doğru 50 N). Adezyon vs Kohezyon
Adezyon (Yapışma): Yağmur damlasının cama yapışması. (Farklı maddeler)Kohezyon (Tutunma): Su damlasının dağılmadan küre şeklinde durması. (Aynı cins moleküller)
Özkütle (d) Hesaplaması
Formül: d = m / V (Dede Muz Böl). Saf bir maddenin sıcaklığı değişmediği sürece özkütlesi sabittir. 1 bardak suyun da 1 damacana suyun da özkütlesi 1 g/cm³'tür. TUZAK: Kütle Artarsa Özkütle Artar Mı?
LİSE 1'İN EN BÜYÜK YANILGISI! Bardağa su dolduruyorsunuz. Kütle artıyor, evet ama taşırdığı/kapladığı hacim de aynı oranda artıyor. Matematiksel olarak pay ve payda aynı oranda büyüdüğü için ÖZKÜTLE SABİT KALIR. (Grafiği yatay düz bir çizgidir). TUZAK: Ağırlık Temel Bir Büyüklük Müdür?
Öğrenciler genellikle kütle ile ağırlığı karıştırır. Kütle temel (KISA MUZ içindedir) ve skalerdir. Ancak Ağırlık bir KUVVETTİR, yönü her zaman yerin merkezine doğrudur, yani Türetilmiş ve Vektörel bir büyüklüktür. TUZAK: Cıva Neden Elimi Islatmaz?
Bir sıvı bir yüzeyi ıslatıyorsa (su gibi), yüzeye yapışma isteği fazladır (Adezyon > Kohezyon). Ancak Cıva, kendi moleküllerine o kadar aşıktır ki yüzeye tutunmaz, küre gibi durur. Bu yüzden cıvada Kohezyon > Adezyon'dur ve yüzeyi ASLA ISLATMAZ. Böceklerin Suda Yürümesi (Yüzey Gerilimi)
Bazı hafif böceklerin göl sularının üzerinde batmadan, adeta esnek bir zarın üzerindeymiş gibi yürümesinin nedeni su moleküllerinin birbirini tutarak oluşturduğu Yüzey Gerilimi (Kohezyon) olayıdır. Sıcaklık artarsa veya deterjan eklenirse bu zar yırtılır, böcek batar. Ağaçların Su İçmesi (Kılcallık)
Metrelerce uzunluktaki çam ağaçlarının tepesindeki yapraklara suyun yerçekimine zıt olarak tırmanması, ince damarlarda sıvının yükselmesi olayı olan Kılcallık (Adezyon) sayesindedir. Peçetenin suyu emmesi de aynı olaydır. Ebru Sanatı (Özkütle Farkı)
Ebru sanatında boyaların suyun dibine batmayıp yüzeyde kalması için suya öd eklenerek suyun Özkütlesi Artırılır. Boyaların özkütlesi küçük kaldığı için suyun üstünde asılı kalarak yüzerler.Can Hoca'dan Püf Noktalar
- Kelvin Detayı: SI (Uluslararası) birim sisteminde sıcaklığın birimi Derece (°C) DEĞİL, Kelvin (K)'dir. Bu sorularda hep tuzak olarak gelir!
- Tüpteki sıvının duruşuna dikkat: Sıvı eğer "U" şeklinde (içe çökük) duruyorsa kenarlara yapışmış demektir (Adezyon > Kohezyon). Ters "U" (Tümsek) duruyorsa merkeze toplanmış demektir (Kohezyon > Adezyon).
- Aynı sıcaklıktaki iki sıvının özkütlesi farklıysa, kesinlikle farklı maddelerdir. (Özkütle ayırt edici özelliktir). Karıştırılırlarsa, karışımın özkütlesi ikisinin değerleri ARASINDA yer alır.
MEYDAN OKUMA 1/5
FİZİKSEL BÜYÜKLÜKLER
Aşağıdaki fiziksel büyüklük - özellik eşleştirmelerinden hangisi YANLIŞTIR?
Doğru Cevap: CSıcaklık "KISA MUZ" kodlamasındaki (S) harfidir, yani temel bir büyüklüktür ancak "Kuzeye doğru 30 derece" diyemeyiz, yönü yoktur. Bu yüzden Sıcaklık Vektörel değil, SKALERDİR.
MEYDAN OKUMA 2/5
ÖZKÜTLE GRAFİĞİ
Sabit sıcaklık ve basınç altında, bir kaba sürekli su ekleniyor. Bu süreçte suyun Kütle-Hacim ve Özkütle-Hacim grafikleri çiziliyor. Suyun Özkütlesinin, Hacme bağlı değişim grafiği nasıl bir çizgi olmalıdır?
Doğru Cevap: DSu eklendikçe kütle ve hacim aynı oranda büyür (Kütle/Hacim grafiği çapraz çıkar). Ancak bu ikisinin bölümü olan ÖZKÜTLE asla değişmez. İster 1 damla su, ister okyanus dolusu su olsun, sıcaklık değişmiyorsa özkütle sabittir. Grafik yatay düz bir çizgi olur.
MEYDAN OKUMA 3/5
ADEZYON VE KOHEZYON
Cıva damlasının cam yüzey üzerinde dağılmadan küre şeklinde kalması (I) ile boya fırçasının sudan çıkarıldığında tüylerinin birbirine yapışması (II) olaylarında en etkili olan kuvvetler sırasıyla hangileridir?
Doğru Cevap: CCıvanın dağılmaması cıva moleküllerinin kendi içlerindeki aşırı sevgisidir (Aynı tür molekül = Kohezyon). Fırça tüylerinin sudan çıkınca birbirine yapışması da yine su moleküllerinin birbirini tutması kuralı (Kohezyon) ile açıklanır. Farklı maddelere yapışma olsaydı (cama tutunan su gibi) Adezyon derdik.
🚀 2. Bölüm: Hareket ve Kuvvet (Newton Yasaları)
Kinematik ve Dinamik (Newton'un 3 Yasası)
Bir cismin konumundaki zamana bağlı değişime hareket denir. Aldığı toplam yola (Skaler) göre Sürat, ilk konum ile son konum arasındaki en kısa mesafe olan Yer Değiştirmeye (Vektörel) göre ise Hız hesaplanır. Hızdaki değişime ise İvme (a) denir.
Isaac Newton'un 3 Temel Hareket Yasası fiziğin kalbidir:
1. Eylemsizlik: Cisme etki eden Net Kuvvet SIFIR ise, cisim duruyorsa durmaya, hareket ediyorsa "Sabit Hızla" gitmeye devam eder.
2. Dinamiğin Temel Prensibi (F=m.a): Net kuvvet varsa cisim ivme kazanır (Hızlanır veya yavaşlar). Kuvvet ile ivme doğru orantılıdır.
3. Etki - Tepki Yasası: Her etkiye karşı eşit büyüklükte ve zıt yönde bir tepki vardır. Unutmayın, etki ve tepki kuvvetleri her zaman farklı cisimler üzerindedir!
Sürat (V) ve Hız (v⃗) Formülleri
Sürat: Alınan Yol (x) / Zaman (t). Skalerdir. Arabanın ibresi sürati gösterir.Hız: Yer Değiştirme (Δx) / Zaman (t). Vektörel ve yönlüdür.
İvme (a) Nedir?
Birim zamandaki Hız Değişimidir. Gaza veya frene basmaktır. Formül: a = Δv / t. Birimi m/s²'dir. Sabit hızla giden aracın İvmesi SIFIRDIR! F = m . a Kuralı
Cisme uygulanan Net Kuvvet, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir. Kamyon ile bisikleti aynı ivmeyle hızlandırmak istersen, kamyona devasa bir kuvvet uygulamalısın. Sürtünme Kuvveti (Fs)
Cismin hareketini zorlaştıran, daima harekete ZIT yönde çalışan kuvvettir. Duran cismi harekete geçirmeden önceki max sürtünmeye Statik, hareket halindekine Kinetik denir. Statik > Kinetik'tir. TUZAK: Dairesel Pistte Bir Tur Atanın Hızı Kaçtır?
Dairesel pistte koşan bir yarışçı başlangıç noktasına geri dönerse; başladığı ve bitirdiği nokta aynı olduğu için YER DEĞİŞTİRMESİ SIFIRDIR. Yer değiştirme sıfır olduğu için HIZI DA SIFIRDIR. Ama ciddi bir mesafe (yol) katettiği için Sürati vardır. TUZAK: Kamyon ile Sineğin Çarpışması (Etki-Tepki)
Otoyolda giden kamyonun camına bir sinek çarpar. Kamyonun sineğe uyguladığı kuvvet ile sineğin kamyona uyguladığı kuvvet EŞİT BÜYÜKLÜKTEDİR! (Newton'un 3. Yasası). Sineğin parçalanmasının sebebi kuvvetin büyüklüğü değil, sineğin vücut dayanıklılığının zayıf (kütlesinin çok küçük) olmasıdır. TUZAK: Net Kuvvet Sıfırsa Araç Durur Mu?
Öğrenciler Net Kuvvet = 0 ise aracın hep durduğunu sanır. Eylemsizlik yasasına göre 2 ihtimal vardır: Evet, duruyorsa durur. Ancak belli bir hızı varsa, o hızda hızlanmadan ve yavaşlamadan sonsuza kadar (Sabit hızla) gitmeye devam eder. Otobüste Ani Frende Öne Savrulma (Eylemsizlik)
Hareket eden bir otobüste şoför aniden frene bastığında biz öne doğru uçarız. Çünkü vücudumuz eski hareketine (ileri gitmeye) devam etmek ister. Bu fiziksel inatçılığa "Eylemsizlik" denir. Emniyet kemeri bu yüzden takılır. Uzay Roketlerinin Fırlatılması (Etki - Tepki)
Roketin motorlarından aşağı doğru inanılmaz güçte sıcak gazlar atılır (Etki). Newton yasası gereği, aşağı atılan gazlar rokete yukarı doğru eşit büyüklükte bir Tepki kuvveti uygular ve roket gökyüzüne fırlar. Duran Dolabı İtmenin Zor Olması (Statik Sürtünme)
Evdeki ağır bir dolabı ittirmeye başladığında önce hiç kıpırdamaz, çok zorlanırsın (Statik sürtünme). Kıpırdamaya başladığı andan itibaren itmek biraz daha kolaylaşır (Kinetik sürtünme). Kinetik sürtünme her zaman statikten daha zayıftır.Can Hoca'dan Püf Noktalar
- Bir soruda "Sabit Hızlı" diyorsa, hemen yanına İVME SIFIR ve NET KUVVET SIFIR yaz! Bu Lise 1 ve YKS fizikteki en hayat kurtaran tüyodur.
- Konum - Zaman (x-t) Grafiği: Grafiğin eğimi HIZ'ı verir. Çizgi düz bir doğrultuysa hız sabittir, eğikse araç hızlanıyor/yavaşlıyordur.
- Hız - Zaman (v-t) Grafiği: Grafiğin eğimi İVME'yi verir. Grafiğin altında kalan ALAN ise YER DEĞİŞTİRMEYİ (gidilen yolu) verir.
- Ağırlık formülü G = m.g 'dir (Kütle x Yerçekimi İvmesi). O yüzden kütle sabit kalırken Ağırlık uzayda veya farklı gezegenlerde İvmeye (g) bağlı olarak değişir.
MEYDAN OKUMA 1/5
HIZ VE SÜRAT FARKI
Bir sporcu, 200 metre uzunluğundaki düz bir koşu bandının bir ucundan diğer ucuna 20 saniyede gidiyor ve hiç beklemeden aynı yoldan 20 saniyede başladığı noktaya geri dönüyor. Sporcunun tüm hareketi boyunca Ortalama Sürati ve Ortalama Hızı sırasıyla kaç m/s'dir?
Doğru Cevap: CSürat = Toplam Yol / Toplam Zaman. Toplam yol (200 gidiş + 200 dönüş) = 400 m. Süre = 40 saniye. 400/40 = 10 m/s sürati vardır.
Hız = Yer Değiştirme / Zaman. Başladığı noktaya döndüğü için yer değiştirme SIFIRDIR. Dolayısıyla Hız = 0 çıkar.
Hız = Yer Değiştirme / Zaman. Başladığı noktaya döndüğü için yer değiştirme SIFIRDIR. Dolayısıyla Hız = 0 çıkar.
MEYDAN OKUMA 2/5
DİNAMİĞİN TEMEL PRENSİBİ (F=m.a)
Sürtünmesiz yatay düzlemdeki 4 kg kütleli bir cisme, doğu yönünde 24 N ve batı yönünde 8 N'luk iki kuvvet aynı anda etki ediyor. Bu cismin kazanacağı ivme (a) kaç m/s² olur ve hangi yöne doğru hareket eder?
Doğru Cevap: BÖnce Net Kuvveti (F) bulalım: 24 (Doğu) - 8 (Batı) = 16 N (Doğu yönünde). F = m . a formülünü uygularsak; 16 = 4 . a -> a = 4 m/s². Büyük kuvvet doğuya olduğu için cisim doğu yönünde ivmelenir.
MEYDAN OKUMA 3/5
EYLEMSİZLİK YASASI
Aşağıdaki durumlardan hangisi, Newton'un 1. Yasası olan "Eylemsizlik" prensibini (Net kuvvet sıfırsa durumunu koruma) kanıtlayan veya bu prensibe uyan bir olay DEĞİLDİR?
Doğru Cevap: DEylemsizlik için cisme etki eden "Net Kuvvet SIFIR" olmalıdır, yani cisim dengede (ya duruyor ya da sabit hızlı) olmalıdır. Yokuş aşağı inip gazlanan araçta yerçekimi+motor kuvveti vardır, ivme kazanıp hızlanır. Burada 1. yasa değil, 2. yasa (F=m.a) geçerlidir. (Masa örtüsü deneyi kusursuz bir eylemsizlik örneğidir).
🔥 3. Bölüm: Enerji, Isı ve Sıcaklık
İş-Güç-Enerji ve Termodinamik (Isı Transferi)
Fiziksel anlamda bir İş (W) yapılması için, cisme kuvvet uygulanmalı ve cisim kuvvetle aynı doğrultuda yer değiştirmelidir. Birim zamanda yapılan işe Güç (P) denir ve watt ile ölçülür. Cisimlerin hızından dolayı Kinetik Enerjisi (Ek), yüksekliğinden veya esnekliğinden dolayı Potansiyel Enerjisi (Ep) vardır. İkisinin toplamına Mekanik Enerji denir. Sürtünmesiz ortamda enerji kaybolmaz, birbirine dönüşerek KORUNUR.
Termodinamiğin temellerinde Isı ve Sıcaklık ayrımı yatar. Isı (Q), sıcaklık farkından dolayı maddeler arasında aktarılan Enerjidir (Kalori/Joule). Sıcaklık (T) ise taneciklerin ortalama kinetik enerjisinin bir ölçümüdür (Derece/Kelvin). Isı alışverişi daima sıcaktan soğuğa doğru olur. Isı enerjisi 3 yolla aktarılır: İletim (Katılarda), Konveksiyon (Sıvı ve gazlarda) ve Işıma (Uzay/boşlukta).
Fiziksel İş Formülü
W = F . Δx (İş = Kuvvet x Yer değiştirme). Çantayı sırtına alıp düz yolda yürüyen kişi FİZİKSEL İŞ YAPMAZ. Çünkü kuvvet yukarı, yol ise ileriyedir (Açı 90 derece). Enerji Formülleri
Kinetik E. (Hız): 1/2.m.v² (Hızın karesiyle orantılıdır!)Potansiyel E. (Yükseklik): m.g.h (Ağırlık x Yükseklik).
Özısı (c) Nedir?
Bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1°C artırmak için gereken ısıdır. Özısısı Küçük olan maddeler (Demir, yağ vb.) çabuk ısınır çabuk soğur. Özısısı Büyük olanlar (Su) geç ısınır geç soğur. Isı Alma Formülü (Kel Macit)
Q = m . c . ΔT (Isı = Kütle x Özısı x Sıcaklık Değişimi). Hal değişimi yokken (saf ısınırken) bu formül kullanılır. Hal değiştirirken Q = m.L formülü kullanılır. TUZAK: "Bugün Havanın Isısı 30°C" Yanılgısı
Eğitim sisteminin en köklü tuzağı! Isı bir enerjidir ve kalorimetreyle ölçülüp Joule denir. Dereceyle ölçülen ve haberlerde söylenen şey SICAKLIK'TIR. Doğrusu: "Havanın sıcaklığı 30°C'dir" olmalıdır. TUZAK: Kinetik Enerji ve Hız Orantısı
Arabanın hızını 2 katına çıkarırsan kinetik enerjisi (ve çarpma şiddeti) 2 kat artmaz, Karesi Oranında (4 KAT) ARTAR! Çünkü formül 1/2.m.v² dir. Hız 3 katına çıkarsa enerji 9 katına çıkar. Trafik kazalarının ölümcüllüğü bundandır. TUZAK: Hal Değiştirirken Sıcaklık Artar Mı?
Kaynayan suya ne kadar ısı verirseniz verin Sıcaklığı ARTMAZ! (100°C'de Sabit kalır). Saf maddeler hal değiştirirken aldıkları tüm enerjiyi (ısıyı) molekül bağlarını koparmak için harcarlar. Termometre hiç oynamaz. Çay Kaşığının Sapının Isınması (İletim)
Sıcak çaya sokulan metal kaşığın suyun içindeki kısmı ısınır. Madde tanecikleri titreşerek birbirine çarpar ve bu ısıyı sap kısmına kadar ulaştırır. Bu "İletim Yoluyla" ısı yayılmasıdır ve sadece Katılarda mükemmel çalışır. Kaloriferin Odayı Isıtması (Konveksiyon)
Kalorifer peteğine temas eden hava ısınır. Isınan havanın özkütlesi DÜŞER (Hafifler) ve tavana yükselir. Soğuk hava aşağı iner ve döngü (Konveksiyon / Taşıma akımı) başlar. Odalar böyle ısınır. Güneşin Dünyamızı Isıtması (Işıma / Radyasyon)
Uzay devasa bir BOŞLUKTUR (madde yoktur). İletim ve konveksiyon olamaz. Güneş, ısısını bize ışık dalgaları sayesinde Işıma (Radyasyon) yoluyla, hiç maddeye ihtiyaç duymadan gönderir. Açık renkli kıyafetler bu ışımayı yansıtır.Can Hoca'dan Püf Noktalar
- Isı sığası (Kapasitesi) "m.c" dir (Kütle x Özısı). Kütlesi büyük olan tenceredeki suyun ısı sığası, bardaktaki sudan çok daha büyüktür. Bu yüzden geç kaynar ama çok daha fazla ısı enerjisi verir (buzu daha çabuk eritir).
- Güç formülü tüyosu: Eğer iki vinç aynı binaya, aynı tuğlayı çıkarıyorsa İkisi de AYNI İŞİ YAPMIŞTIR. Ama işlemi KISA SÜREDE (daha hızlı) bitiren vincin Motor Gücü (P) daha fazladır.
- Yazın deniz kıyısında ayaklarımız kumda yanarken deniz suyunun buz gibi serin olmasının sebebi, Suyun Özısısının Kumdan Büyük Olmasıdır. (Geç ısınıp geç soğur).
MEYDAN OKUMA 1/5
FİZİKSEL İŞ (W) DURUMU
Aşağıdaki olayların hangisinde FİZİK BİLİMİ anlamında KESİNLİKLE bir iş yapılmış SAYILMAZ?
Doğru Cevap: Bİş formülü W = F.Δx'tir. Ancak en büyük kural, Kuvvet ile Yer Değiştirme YÖNÜ paralel olmalıdır. Garson tepsinin düşmemesi için YUKARI yönlü bir kuvvet uygular. Ancak yürüdüğü yön İLERİDİR. Aradaki açı 90 derece olduğu (dik olduğu) için fizikte yapılan iş Sıfırdır. Yukarı katsaydı iş yapardı.
MEYDAN OKUMA 2/5
KİNETİK VE POTANSİYEL ENERJİ
Sürtünmelerin önemsenmediği bir ortamda, daldan koparak yere doğru düşmekte olan bir elmanın enerji değişimleri için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
Doğru Cevap: CElma aşağı düştükçe yüksekliği azalır (Potansiyel E. = m.g.h azalır). Düşerken hız kazanır (Kinetik E. = 1/2.m.v² artar). Sürtünme olmadığı için azalan potansiyel doğrudan kinetiğe dönüşür ve Toplam Mekanik Enerji (Potansiyel + Kinetik) her zaman SABİT KALIR.
MEYDAN OKUMA 3/5
ISI VE SICAKLIK BİLİNCİ
Fen lisesi mülakatında bir öğrenciye "Isı ve Sıcaklık" farkı sorulmuştur. Öğrencinin kurduğu aşağıdaki cümlelerden hangisi BİLİMSEL OLARAK DOĞRUDUR?
Doğru Cevap: CIsı alışverişi olabilmesi için maddeler arasında KESİNLİKLE sıcaklık FARKININ olması gerekir (Sıcaktan soğuğa doğru akar). Eğer ikisi de 40°C ise (Isıl Denge), aralarında enerji (ısı) alışverişi olmaz. A şıkkı yanlıştır, kaynarken sıcaklık sabittir. B şıkkı yanlıştır, havanın "sıcaklığı" denir. D şıkkı yanlıştır, ısı kalorimetre kabı ile hesaplanan türetilmiş bir enerjidir.