Fiziğin Alt Dalları Nelerdir?

Fiziğin Alt Dalları konusu aşağıda detaylı bir şekilde anlatılmıştır. Ancak fiziğin alt dalları konusuna geçmeden önce fizik hakkında bilgi verelim.

Doğada gelişen olaylar insanların sürekli dikkatini çekmiştir. Kimi zaman, ışığın kırılması sonucu ortaya çıkan gökkuşağını uzun uzun hayranlıkla izlerken, kimi zamanda yerin metrelerce altında biriken enerjinin yeryüzüne doğru çıkarken, meydana gelen depremin korku dolu gözlerle durmasını bekleriz. Şimşek çakması, yıldırımın düşmesi insanları hayrete ve dehşete düşüren doğa olaylarıdır.

Doğada meydana gelen bir çok olay ve tabiatta yaşayan canlılar, araştırmacılara ilham kaynağı olmuş ve bu vesileyle yeni teknolojik aletler geliştirilmiştir.

İnsanoğlunun yaşamını sürdürmesi için doğaya ihtiyacı vardır. Araştırmacılar yaşam kalitesini artırmak ve tehlikelerden korunmak için karşılaştığı doğa olaylarını sebep ve sonuçlarını araştırarak gerekli tedbirleri almak zorundadır.

Tabiatta gerçekleşen olayları fizik, kimya, biyoloji ve tıp gibi bilim dalları inceler. Canlı bilimi olarak bilinen biyoloji; canlıların yapısını, canlıların birbirleriyle ve çevreleriyle olan ilişkilerini, nesillerini nasıl sürdürdüklerini inceleyen geniş kapsamlı bir bilim dalıdır. Kimya ise maddenin iç yapısal özelliklerini, maddenin yapısındaki değişimleri, maddenin birbirleriyle olan etkileşimlerini inceleyen bilim dalıdır.

Fizik adı Yunancada “doğa” anlamına gelen “phyzike” sözcüğünden gelmektedir. Fizik, maddeve enerji arasındaki etkileşimi inceleyen ve doğada gerçekleşen olaylarla ilgili mantıklı açıklamalar üretmeye çalışan uygulamalı bir bilim dalıdır. Evrendeki bütün varlıklar karşılıklı etkileşim nedeni ile sürekli bir değişim halindedir. Bu değişime “olay” denir. Maddesel varlıkları oluşturan temel yapıtaşları değişmeden, varlıklar üzerinde meydana gelen değişikliklere “fiziksel olay” denir.

Fiziksel olayların incelenmesi ve bunların deneylerle açıklanması fiziğin konusu olmuştur. Bu bilimle uğraşan araştırmacılara fizikçi denir. Şimdi gelelim fiziğin alt dalları konusuna. 

Fiziğin alt dalları

Mekanik

Fizik konularının en eskisi olan mekanik cisimlerin hareketini inceleyen bir bilim dalıdır. Cisimlerin hareketine sebep olan ve hareketi değiştiren faktörler üzerinde durarak hareketin niçin ve nasıl olduğunu sorusunu araştırır.

Mekanik

Termodinamik

Enerjinin madde içindeki yayılması ve iletilmesini inceler. Termodinamiğin ve termodinamik yasalarının kaynağı endüstri devriminin uygulamalı buluşları olup bunların en önemlisi buhar makinesinin bulunuşudur. Isı ile ilgili tüm konuları termodinamik inceler.

Termodinamik

Optik

Tarihin başlangıcından beri insanoğlu gözlerimize etki eden ışığın yapısını anlamaya çalışmıştır. Optik ışığın farklı ortamlardaki davranışlarını inceler. Gökkuşağının renkli görünmesi gibi bir çok olay optiğin sınırları içinde incelenir.

Optik

Atom Fiziği

Atomların yapısını ve özelliklerini inceleyen atom fiziği ayrıca atomların birleşerek oluşturdukları molekülleri ve moleküllerin bir araya gelerek düzenlenmesi ile oluşan maddelerin özelliklerini de açıklığa kavuşturur. 

Atom Fiziği

Nükleer Fizik

Atomların çekirdeklerini oluşturan temel parçacıkları ve etkileşimlerini ayrıca kararsız çekirdeklerin yapmış olduğu ışımaları inceler.

Nükleer Fizik

Manyetizma

Maddenin manyetik özellikleri ve yerin manyetik alanını inceler. 

Manyetizma

Katı hal fiziği

Yoğun haldeki maddelerin elektriksel, manyetik, esneklik ve optik özelliklerini inceler. Katıhal fiziği çok iyi simetriğe sahip olması ve düzenli olması sebebiyle kristal katıları da inceler.

Fizikteki Kanun ve Teorilerin, Diğer Bilim Dalları ile ilişkisi

Hiçbir bilim dalı diğer bilimlerden bağımsız değildir. Dolayısıyla fiziğin diğer bilim dalları içinde önemli bir yeri vardır. Fizik bilimi ile oluşturulan kanun ve teoriler kimya, biyoloji, astronomi ve diğer bilim dallarındaki bir çok olayı açıklamada da kullanılır.

Bitkilerin fotosentez yapabilmek için, su ve madensel tuzların yapraklarına kadar ulaşması gerekir. Peki metrelerce uzunluktaki bir ağacın yapraklarına su ve minerallerin nasıl ulaştığını hiç düşündünüz mü? Benzer şekilde atomun yapısını incelerken, elektronların çekirdek etrafında döndüğünü ve pozitif ve negatif elektrik yüklerinin birbirini çektiğini öğrenmiştiniz. Bu durumun, kimyada elektronların yörüngelerinde nasıl kaldığını açıklamada kullanıldığını biliyor muydunuz? Ayrıca sıcaklık farkından dolayı gazların basıncı değişir. Hareket edebilen maddeler basıncın büyük olduğu yerden, basıncın küçük olduğu yere doğru hareket eder. Bu şekilde sıcaklık değişimi ile rüzgarlar oluşur. Meteorolojik haberlerde havanın rüzgarlı olup olmayacağı, o bölgenin sıcaklık değişimlerine bakılarak yorumlanır.

FİZİĞİN DOĞASI

Kimyada kullanılan bazı fizik bilgileri,

1. Atom teorileri ve atomun yapısı hakkındaki bilgiler

2. Karışımların ayrıştırılması

3. Tepkime hızının bulunması

4. Tepkime ısısının hesaplanması

5. Elektroliz

6. Piller

7. Gazların davranışı ve basınçlarının ölçülmesi

Fiziğin Biyoloji ile İlişkisi

1. Kan basıncının açıklanması

2. Göz kusurlarının düzeltilmesi

3. Sinir hücrelerinin çalışmasının açıklanması

4. Lazer ışını ile kansız ameliyatların yapılması

5. Röntgen ışınları, EKG, MR cihazı bazı hastalıkların teşhisinde kullanılır, 

Gözlem ve Deney Yapmanın Fizikteki Yeri ve Önemi

Bir olayla ilgili duyu organları veya araç ve gereçler kullanılarak yapılan incelemeye gözlem denir. Gözlem yapma fizikteki araştırmaların temelini oluşturur.

Bazı gözlemler beş duyu organı ile yapılabildiği halde, bazı gözlemler için teknolojik aletler ve ölçüm aletleri kullanılır. Örneğin, bir hücrenin yapısını inceleyen biyolog, gözlemini mikroskop ile gerçekleştirir.

Bu yüzden gözlem, duyu organlarıyla ve ölçüm aletleriyle yapılmalarına bağlı olarak iki başlıkta incelenir.

Nitel Gözlem: Bir insanın duyu organları ile yaptığı gözleme nitel gözlem denir. Nitel gözlemle elde edilen sonuçlar kesin ve objektif değildir. Örneğin içlerinde sırasıyla 50 °C de ve 20 °C de su bulunan ayrı iki kaba elini sırasıyla sokup çıkaran bir kişi, ilk kaptaki suyun sıcak, diğerinin soğuk olduğunu söyler. Fakat bu bilgi kaplardaki suların ne kadar sıcak ya da ne kadar soğuk olduğunu belirtmez. Ayrıca bu kişi önce buza dokunup ardından elini 20 °C deki suya sokarsa suyun sıcak olduğunu söyler. Bu örneklerden de anlaşıldığı gibi nitel gözlemlerden elde edilen sonuçların her zaman kesin ve objektif olduğu söylenemez.

Nicel Gözlem: Ölçüme dayalı olarak yapılan gözleme nicel gözlem denir. Bu tür gözlemlerde ölçü aracı kullanılır ve elde edilen sonuçlar, kişiden kişiye göre değişmez.

Bilim insanları bu nedenlerden dolayı bilimsel çalışmalarında nitel gözlemden ziyade nicel gözlemlere daha çok ağırlık verirler. Bazı durumlarda ise her ikisini de aynı anda kullanırlar.

Bilim insanları bütün fiziksel nicelikleri gözlem yaparak belirleyemez. Bunun için uygun ortamlarda deneyler yapılarak veriler toplanır.

Beş duyu organı ve araç gereç kullanılarak yapılan kontrollü gözleme deney denir. Bir deney yapılırken, bağımlı, bağımsız değişken ve kontrol deneyleri belirlenir. Bu şekilde kontrol değişkenleri kullanılarak, bağımsız değişkenlerin bağımlı değişkenler üzerindeki etkileri incelenir.

Temel ve Türetilmiş Büyüklükler

Fizikle ilgili bilimsel bilgilerin tanımlanmasında bazı temel büyüklükler kullanılır. Kendi başına ifade edildiğinde bir anlamı olan büyüklüklere ya da matematiksel bağıntılarla türetilmemiş olan büyüklüklere temel büyüklük denir.

Fiziksel bir büyüklüğün ölçülebilmesi için, büyüklük kendi cinsinden ve birim adı verilen diğer bir ölçüyle karşılaştırılır.

Fiziğin Günlük Yaşam ve Teknolojideki Yeri

Günlük yaşamımızda bilimin ve teknolojinin ne ölçüde vazgeçilmez olduğu hepimiz tarafından kabul edilen bir gerçektir. Bilim ve teknoloji hayatımızın her anını etkisi altına almıştır. Astronomiden tıp ilmine, elektronik sanayinden nanoteknolojiye kadar bilim hayatımızın her anına girmiş ve vazgeçilmeş bir rehber olmuştur. Hatta bilimde önde giden devletler diğer devletlere her alanda üstünlük sağlamıştır.

Şüphesiz fiziğin bilime ve insanlığa sunduğu hizmetler tartışılamaz. Astronomi ilminin gelişmesinde gözlem aracı olarak kullanılan ilk teleskop 1609 yılında Galileo tarafından icat edilmiştir. Bilimin ve teknolojinin gelişmesi ile çok daha kapsamlı teleskoplar icat edilmiş ve yapılan gözlem ve araştırmalarla uzayın bazı sırları anlaşılmıştır. Hatta 2008 yılında Mars'a ilk insansız araç gönderilmiştir.

Tıp ilminin gelişmesinde, yapılan MR cihazlarından, lazeri ameliyatlara kadar birçok alanda fiziğin bilime katkısı olmuştur. MR (magnetik rezonans) cihazları ile iç organların hastalıklı bölümleri tespit edilmekte, lazer teknolojisi ile göz ameliyatları gerçekleştirilebiImektedir. Lazer tıp ilmi yanında daha birçok alanda kullanılmaktadır.

Fiziğin Teknolojideki Yeri

Enerji üretiminde ve silah sanayinde nükleer kavramını sıkça duyarız. Devletler enerji ihtiyaçlarını karşılamak için fizik ilke ve yasalarına göre çalışan nükleer enerji santralleri kurmuştur. Nükleer enerji santralinde atomların çekirdeği parçalanarak büyük miktarda enerji elde edilir. Bu enerjiye nükleer enerji denir. Ülkemizde nükleer enerji santralinin kurulum ihalesi 2008 yılında gerçekleştirilmiştir. Fiziğin alt dalları bölümünde nükleer fiziğin tanımı yapılmıştır.

Enerji ile ilgili ilke ve yasaların vücudumuzun çalışmasında ve yaşantımızın gerçekleşmesinde oldukça önemli bir yeri vardır. Bütün canlılar ve sistemler hareketlerini enerji ile sağlarlar. Bir organizmada enerjiye ihtiyaç duyduğunda açlık hissi oluşur ve bu şekilde canlılar besin tüketme gereği hisseder. Soğuk kış günlerinde tükettiğimiz besinlerin kalori değerlerinin yüksek seçilmesinin nedeni de budur.

Faraday'ın yapmış olduğu elektrik akımı ve akımın manyetik etkileri üzerindeki çalışmalar günümüzdeki elektrik sanayinin gelişmesini sağlamıştır. Elektrik motorlarının çalışması, elektrik akımından ışık ve ısı elde edilmesi hiç şüphesiz fizik biliminin insanlara sunduğu hizmetlerdendir.

Teknolojinin gelişmesi ile çok hassas aletler ve cihazlar üretilmiş, bu cihazlarla çok daha kapsamlı ve teknik deneylerin önü açılmıştır.

Fransa, İsviçre sınırı arasındaki CERN, son teknoloji ile tasarlanmış dev bir laboratuvar olup yer altında, 27 km yarıçapında dairesel bir yapıya sahiptir.

Bu labaratuarda tanecik fiziği ile ilgili deneyler yapılmaktadır. Elektrikle yüklü parçacıklar elektriksel ve magnetik kuvvetlerin etkisi ile çok büyük hızlara ulaştırılıp, yapıları İncelenmektedir. 2008 yılında yapılması planlanan proton çarpıştırma deneyinin sonuçlarından, kainatın oluşumu ile ilgili bilgilere ulaşılabileceği düşünülmektedir.

Vücudumuzun çalışmasından yaşantımızın gerçekleşmesine kadar birçok fizik ilke ve yasalarının ne denli önemli olduğunu gördük. Fiziğin gelişmesi ile teknoloji, teknolojinin gelişmesi ile fizik bilimi gelişmektedir. Fizik ve teknoloji birbirini tetikleyen ayrılmaz bir bütündür.

(ALINTIDIR.)