Fizikte Gözlem,Ölçme ve Deney

GÖZLEM

Bilimsel araştırmalarda bir olayla ilgili doğru ve güvenilir bilgiler elde edebilmek için olayın özellikleri incelenir. Bu inceleme işlemine gözlem denir. Gözlemi iki şekilde yapabiliriz.

• Nitel Gözlem: Beş duyu organımızla yapılan gözlem
• Nicel Gözlem: Beş duyu organı ve ölçme aletleri ile yapılan gözlemlerdir. 

ÖRNEK: Nicel gözleme üç tane örnek verelim.

• Hava sıcaklığını termometre ile ölçmek
• Bir cismin kütlesini eşit kollu terazi ile ölçmek
• Bir çocuğun boyunu metre ile ölçmek

ÖRNEK: Nitel gözleme üç tane örnek verelim.

• Havanın sıcak olduğunu söylemek
• Bir cismin kütlesinin diğer cisimden fazla olduğunu söylemek
• Bir çocuğun boyunun diğerinden uzun olduğunu söylemek

Yukarıdaki örneklerden de anlaşılacağı üzere nicel gözlemler nitel gözlemlere göre daha kesin ve net bilgilerdir. Daha objektiftir. 

DENEY

Koşulların kontrol altına alındığı ve sonuçların ölçülerek kaydedildiği gözlemlere deney denir.

Deneylerde bizim belirlediğimiz ve etkisini araştırdığımız değişkene bağımsız değişken, bağımsız değişkene bağlı olarak değişen değişkene bağımlı değişken denir. Deney esnasında sabit tutulan değişkene de kontrol değişkeni denir.

Kısaca;

ÖRNEK: 

Yandaki öğrenci eğik düzlemin üzerinden m, 2m, 3m kütleli cisimleri sırasıyla serbest bırakıp ivmelerini ölçüyor. Buna göre deneyin değişkenlerini belirleyelim.

• Etkisi araştırılan yani bağımsız değişken kütledir. 
• Kütlenin değiştirilmesi sonucunda etkilenen değişken yani bağımlı değişken; ivmedir.
• Bu sistemde değişmeyen sabit tutulan değişken (kontrol değişkeni) eğik düzlemin kendisidir.

ÖRNEK: 

Verilen elektrik devresi özdeş devre elemanları ile kurularak bir deney yapılmaktadır. Buna göre deneyin değişkenlerini belirleyelim.

• Etkisi araştırılan pildir. Bağımsız değişken.
• Pil sayısı artırıldıkça devreden geçen akım miktarı artacaktır. Etkilenen yani bağımlı değişken burada akım büyüklüğüdür.
• Bu deneyde değiştirilmeyip sabit tutulan değişken (kontrol değişkeni) ampuldür.

Deney ve gözlemlerle elde edilen bilgiler topluluğuna bilimsel bilgi denir. Bilimsel bilginin elde edilme basamakları şu şekildedir:

Hipotez: Bir problem için sunulan geçici çözüm yoluna denir. İyi bir hipotez sınanabilir, test edilebilir, geliştirilebilir , herkes tarafından anlaşılabilir olmalıdır. Hipotez deneylerle desteklendikçe geçerliliği ve güvenirliliği artar.

Teori (Kuram): Bilimsel bilgilere yapılan kapsamlı genellemelerdir. Teoriler esnek yapıdadır, yeni çalışmalar doğrultusunda genişleyebilir ya da daralabilir. Örnek: Işık teorsi, atom teorisi, elektromanyetik teori, gazların kinetik teorisi, özel görelilik teorisi vs...

Kanun (Yasa): Belirli şartlarda bir nedene bağlı olarak aynı sonuçlar elde ediliyorsa elde edilen bilgi evrensel geçerlilik kazanır. Bu bilgiye kanun denir. Örnek: Kütle çekim kanunu, yansıma kanunu, Newton'un hareket kanunları vs...

Hipotezlerin doğruluğu deneylerle ispatlandıkça teoriye veya kanuna dönüşmez. Aynı şekilde teoriler güçlendikçe kanuna dönüşmez. Daha geçerli hipotez ve daha geçerli teori olurlar.

ÖLÇME

Fiziksel Büyüklükler

• Temel Büyüklük: Tanımlanması için başka fiziksel büyüklük kullanılmıyorsa temel büyüklük olarak ifade edilir. Örnek: Kütle, zaman, uzunluk, sıcaklık, ışık şiddeti, akım şiddeti, madde miktarı.
• Türetilmiş Büyüklük: Tanımlanması için başka fiziksel büyüklükler kullanılıyorsa türetilmiş büyüklük olarak ifade edilir. Örnek: Hız, kuvvet, enerji, basınç, iş, momentum vs...
• Skaler Büyüklük: Sadece sayısal veya birimle ifade edilen büyüklüklere denir. Örnek: 5 kg, 70 m, sürati 100 km/saat vs...
• Vektörel Büyüklük: Sayı ve birimin yanında yönü ile tarif edilen büyüklüklerdir. Ağırlığı 50 N, hızı doğuya doğru 100 km/saat vs...

Birim Sistemleri

Bir fiziksel büyüklük ölçüldüğünde elde edilen sonucun herkes tarafından aynı şekilde anlaşılabilmesi için belli bir birim tanımlamak zorunludur. Örneğin sınıfı adımlarla ölçersek herkes farklı sonuçlara ulaşabilir. Bundan dolayı ölçme sonuçlarını standart hale getirmeliyiz. 

1960 yılında toplanan bilim kurulu aşağıda verilen temel büyüklüklere karşılık gelen standart birimleri belirlemiştir. Bu birim sistemi SI (Uluslararası Birim Sistemi) olarak adlandırılır.

Bazı türetilmiş büyüklükler ve birimleri aşağıdaki tablodaki gibidir.

Birimler arasındaki dönüşümleri bilmek sorularda bize yardımcı olacaktır.

Yukarıdan aşağı inerken elimizdeki veriyi 10 ile çarparız. Aşağıdan yukarı çıkarken 10 ile böleriz.

Fizikte Matematiğin Yeri

Nasıl ki insanlar kendi aralarında anlaşabilmek için lisan'a ihtiyaç duyuyor aynı şekilde Fizik Biliminde de doğadaki olayları anlayabilmek için matematiğe ihtiyaç duyuluyor. Fiziğin dili matematiktir diyebiliriz.

Fizikte olaylar matematiksel modelleme yapılarak açıklanır.

Modelleme

Bir olayı ya da düşünceyi gerçek bir olguya benzeterek yapılan kopyalara ya da canlandırmalara modelleme denir. Atomun çekirdeğini ve etrafında dolanan elektronları güneş sistemine benzetmek (Rutherford Atom Modeli), atomu üzümlü keke benzetmek (Thomson Atom Modeli) fizikte modellemelere örnek olarak verilebilir.