FİZİKTE EKSİK YA DA YANLIŞ BİLİNEN KAVRAMLAR (KAVRAM YANILGILARI) KAVRAM YANILGISI/ AÇIKLAMA(DÜZELTME) PROF.DR. BİLAL GÜNEŞ/HGAFİZİK(H.GÖKHAN ASLAN) 1 FİZİĞİN (BİLİMİN) DOĞASI Yanlış bilinenler Doğru bilgi Tüm araştırmalarda tek bir bilimsel yöntem kullanılır Bilimsel araştırmalarda, farklı ve çeşitli bilimsel yöntemler daima mevcuttur. Kuramlar(teoriler) doğrulandığında yasalara dönüşür Bilim her soruya cevap verir Kuramlar(teoriler) ve yasalar farklı kavramlardır. Biri diğerine dönüşemez. Bilimin henüz cevap veremediği çok sayıda alan, konu ve soru mevcuttur. Bilimde mutlak gerçeklik yoktur. İlke, yasa, kuram ve modeller değiştirilip geliştirilebilir. Bilgi, bazen deneylerle bazen teorik çalışmalarla hatta bazen tesadüflerle elde edilebilir. Dolayısıyla, deneyler, bilgiye ulaşmanın tek yolu değildir. Bilimde yaratıcılık ile yöntemselliğin önem karşılaştırması yapılamaz. Yaratıcılık olmadan bilim olamaz geliştirilemez Bilimsel ilkeler, yasalar, kuramlar ve modeller mutlak gerçeklerdir Bilimsel bilgiye ulaşmanın tek yolu deney yapmaktır. Bilim yaratıcılıktan daha çok yöntemseldir 2 KİNEMATİK Yanlış bilinenler Doğru bilgi Yan yana duran iki cisim aynı hıza sahiptir İki cisimden önde (arkada) bulunan daha hızlıdır (yavaştır) İvme ve hız daima aynı doğrultudadır Eğer hız sıfır ise ivme de sıfırdır Bu her zaman doğru değildir. Örneğin, virajı dönen bir otobüste, koridor tarafında oturan yolcu ile cam kenarında oturan yolcu yan yana durmaktadır fakat farklı çizgisel hızlara sahiptirler İki cisimden öndeki yavaş arkadaki hızlı ya da öndeki hızlı arkadaki yavaş olabilir. Cisimler eşit hızda da olabilirler. İvme ve hız her zaman aynı doğrultuda değildir. Örneğin, çembersel harekette hız ve ivme birbirine diktir. Hızın sıfır olması ivmenin de sıfır olacağı anlamına gelmez. Örneğin; aşağıdan yukarıya düşey atış hareketinde, tepe noktasında hız sıfır ama ivme “g” dir. 3 DÜŞEN CİSİMLER Yanlış bilinenler Aynı yükseklikten bırakılan ağır cisimler hafif cisimlere göre daha önce yere düşer İvme ile hız aynıdır Düşen bir cismin ivmesi kütlesine bağlıdır Serbest düşme yapan cisimler sadece aşağı yönde hareket edebilir Boşlukta yerçekimi ivmesi yoktur Yerçekimi kuvveti cisimlere sadece düşerken etki eder Doğru bilgi İvmeleri eşit olduğu için, aynı anda yere düşerler. (Sürtünmesiz ortam) İvme, hız değil, birim zamandaki hız değişimdir. Serbest düşmede ivme kütleden bağımsızdır. (mg/m)=g Ay’ın ve uyduların hareketi de kavramsal olarak serbest düşme hareketi şeklindedir. Çekim kuvveti ya da ivmesi maddesel ortama ihtiyaç duymaz. Çekim kuvveti süreklidir, her an etkindir. www.hgafizik.com 4 EYLEMSİZLİK Yanlış bilinenler Doğru bilgi Sabit hızla hareket eden cisimlere kuvvet etki eder Hareket halindeki cisimlere etkiyen kuvvet kaldırıldığında cisim hızını azaltarak duracaktır Eylemsizlik cisimleri hareket halinde tutan kuvvettir Durmakta olan iki cisim aynı eylemsizlik değerine sahiptir Hız mutlaktır ve gözlem çerçevesine göre değişmez Hız sabit ise net kuvvet sıfırdır. Ortam sürtünmesiz ise sabit hızla hareket edecektir. Eylemsizlik, maddelerin ivmeye karşı gösterdiği direnç etkisidir, durumunu koruma eğilimidir. Hareketlilik sağlamaz. Kütlesi farklı cisimlerin eylemsizliği farklıdır. Aynı hız, farklı referanslardan farklı algılanabilir. 5 NEWTON YASALARI Yanlış bilinenler Doğru bilgi Etki ve tepki kuvvetleri aynı cisme etki eder Newton hareket yasaları ile kinematik arasında hiç bir bağlantı yoktur Newton’un üçüncü yasasında, bir cisme etki eden normal kuvvet daima cismin ağırlığına eşittir Sadece İnsanlar ve hayvanlar kuvvet uygularken pasif durumdaki cansız varlıklar (masa, yer) kuvvet uygulamaz El ile bir cisme uygulanan bir kuvvet cisim eli terk ettikten sonra da etki etmeye devam eder Etki ve tepki farklı cisimleredir. Örn.Etki masaya tepki masa üzerindeki cisme. Newton yasaları kinematiğin önemli bir parçasıdır. Normal kuvvet, ağırlıktan farklı olabilir. Örn. Eğik düzlemde normal kuvvet ağırlıktan küçüktür. Kütle çekim kuvveti, manyetik kuvvet veya elektriksel kuvvet gibi çeşitli kuvvetleri cansız varlıklar uygular. Kuvvet kaldırılınca kuvvetin etkisi de ortadan kalkar. 6 SÜRTÜNME KUVVETİ Yanlış bilinenler Doğru bilgi Sürtünme kuvveti, daima cismin hareket yönü ile zıt yönlü bir kuvvettir Üst üste, birlikte hareket eden cisimlerden, üstteki cismi hareket ettiren kuvvet alttaki cisimle aralarında oluşan sürtünme kuvvetidir ve hareket yönündedir. Sürtünme kuvvetinin nedeni, pürüzlülük, elektrostatik ve elektromanyetik kuvvetler ve buna bağlı adezyon kuvvetidir Sürtünme, bazen kuvvet aktarıcı ve bu yolla hareket ettiricidir Yavaşlamanın en başlıca ve asıl nedeni motor, kanatlar ve hava arasındaki itme - momentum dönüşümüdür. Sürtünme kuvvetinin kaynağı yüzeylerin pürüzlülüğüdür Sürtünme daima mekanik enerjiyi ısı enerjisine dönüştürür Uçakların yavaşlamasının sebebi hava sürtünmesidir 7. YERÇEKİMİ Yanlış bilinenler Ay serbest düşme hareketi yapmaz Bir elmaya etkiyen kuvvetin kaynağı Dünya iken Ay’a etkiyen kuvvetin kaynağı farklıdır Tüm düşen cisimlere etkiyen yerçekimi kuvvetinin değeri aynıdır Uzayda yerçekimi kuvveti yoktur Doğru bilgi Ay, Dünyanın ve Dünya ile birlikte Güneşin yörüngesinde kütle çekim etkisiyle serbest düşme hareketi yaparak ilerler ve Uzayda, Sinüsoidal dalgayı andıran bir yol izler. İkisininde kaynağı kütle çekim kuvvetidir. Farklı kütlelere etkiyen kuvvetler farklı büyüklüktedir. Uzay araçlarına etkiyen yer çekimi kuvveti yaklaşık sıfırdır Yerçekimi kuvveti aynı anda sadece bir cisme etki eder Uzaydaki her nokta, tüm yıldız ve gezegenlerin çekim alanına maruzdur. Atmosfer dışında olsa da, tüm noktalar, evrendeki yıldızların ve gezegenlerin çekim alanına maruzdur Uzay araçlarına, sıfırdan farklı bir kuvvet etki eder. Yerçekimi kuvveti tüm cisimlere aynı anda etki eder. Ayın yörüngesinde dolanmasının sebebi yerçekimi kuvvetinin aya etkiyen merkezkaç kuvvet ile dengelenmiş olmasıdır Yerçekimi kuvvetinin kaynağı yerkürenin spin hareketi yapmasıdır Yörüngede hareket etmesinin nedeni, çekim kuvveti etkisiyle serbest düşme türü bir hareket yapmasıdır. “Merkezkaç kuvveti” diye reel bir kuvvet yoktur. Yerçekimi kuvvetin kaynağı gravitasyonel kuvvet(Kütle çekim kuvveti) dir. Atmosfer dışında yerçekimi kuvveti yoktur www.hgafizik.com 8. ENERJİNİN KORUNUMU Yanlış bilinenler Doğru bilgi Enerji kullanılır, azalır veya tükenir Hareket etmeyen hiç bir cisim enerjiye sahip değildir Bir cisme etki eden kuvvet cisim hareket etmese de iş yapar Enerji, bir türden diğer türe dönüşürken kaybolur Yerçekimi potansiyel enerji potansiyel enerjinin tek türüdür. Bir cisim düşmeye bırakıldığında, yerçekimi potansiyel enerjinin tamamı aynı anda kinetik enerjiye dönüşür. Enerji bir kuvvettir Enerji yok olmaz fakat farklı enerjilere dönüşebilir. Cisimler hareket etmese de çeşitli enerjilere sahiptirler. (ÖRN:İç enerji, potansiyel enerji v.s.) Cisim hareket etmezse(yol almazsa) fiziksel anlamda iş yapılmış olmaz. (W=F.X) Dönüşümler sırasında enerji yok olmaz, kaybolmaz Potansiyel enerjinin, elektriksel potansiyel, esneklik potansiyel v.s. gibi farklı türleri de vardır. Düşüş miktarıyla orantılı olacak kadarı dönüşür ve ayrıca sürtünme sebebiyle ısıya dönüşme de gerçekleşebilir. Enerji ile kuvvet tamamen farklı kavramlardır. 9. ISI VE SICAKLIK Yanlış bilinenler * Isı maddenin toplam enerjisidir Isı iç enerji ile aynıdır Maddeler ısıya sahip olur Soğuk cismin sıcaklığı yoktur * Bir bardak sıcak çayın ısısı, bir bardak ılık çayın ısısından yüksektir (Olmayan ergi!). Denizden alınan bir bardak suyun ısısı, deniz suyunun ısısından küçüktür (Olmayan ergi!). Denizden alınan bir bardak suyun sıcaklığı, deniz suyunun sıcaklığından küçüktür Enerji alan (veren) maddenin ısısı artar (azalır). Sıcaklık bir sistemdeki rastgele hareket eden moleküllerin ortalama kinetik enerjisidir 40 °C sıcaklık, 20 °C sıcaklığın iki katıdır Düşük sıcaklık için bir limit yoktur Mutlak sıfır sıcaklığında cismin tüm taneciklerinin hareketi durur Mutlak sıfır sıcaklığında bir cisim kütleye sahip değildir Mutlak sıfır sıcaklığının altına inilebilir Mutlak sıfır sıcaklığı deneysel olarak ulaşılan minium sıcaklık değeridir Kazaklar insanları ısıtır Soğuk akabilir Isı ve sıcaklık aynı şeydir Isı ve soğukluk sıvılar gibi akar Doğru bilgi Isı, iki madde arasında, sıcaklık farkından dolayı transfer edilen enerjidir. Isı, iç enerji değil, transfer yoluyla sağlanan iç enerji değişimidir. Madde ısıya sahip olmaz. Isıdan sadece transfer durumda söz edilebilir. Her maddenin, mutlak sıfır sıcaklığının üzerinde bir sıcaklığı vardır Maddelerin ısısı” şeklinde bir karşılaştırma yapmak, olmayan ergileri karşılaştırmak demektir. Bu karşılaştırma yapılamaz. Maddelerin ısısı” şeklinde bir karşılaştırma yapmak, olmayan ergileri karşılaştırmak demektir. Bu karşılaştırma yapılamaz. Sıcaklık miktara bağlı değildir. Denizden alınan bir bardak su ile deniz suyunun sıcaklıkları aynıdır Artan ( ya da azalan) ısı değil, iç enerjidir. Sıcaklık; enerji değil, maddenin moleküllerinin titreşim enerjilerinin karşılaştırılmasını sağlayan bir parametre, bir ölçüdür. Katlar(oranlar), Celsius(0C) dereceye göre değil Kelvin(0K) dereceye göre belirtilmelidir. 40 0K sıcaklık 20 0K sıcaklığın iki katıdır. Düşük sıcaklık için limit vardır ( -273 0C ya da 0 0K : Mutlak sıfır ) Mutlak sıfır sıcaklığında, kuantum mekaniksel anlamda, atomik titreşimler durmaz. Mutlak sıfır sıcaklığında, kütle var olmayı sürdürür Bilimin geldiği nokta itibariyle, mutlak sıfır sıcaklığının altına, pratikte ya da teoride inilemez. Mutlak sıfır sıcaklığı teorik olarak hesaplanmış bir değerdir. Deneysel bir değer değildir Kazaklar insanları ısıtmaz, ısı kaybını önler Soğuk kavramı, fiziksel bir ergiye karşılık gelmez Isı, enerjinin bir türü, sıcaklık ise titreşim şiddetinin karşılaştırılma ölçüsüdür “Soğukluk” fiziksel bir ergi değildir, akmaz. Isı, sıvılar gibi akmaz Sıcaklıklar aynıdır, fakat ısıl iletkenlik sebebiyle hissedilenler arasında fark oluşur. Soğuk bir kış günü, uzun süre dışarıda kalmış araç kapı kolunun (plastik) sıcaklığı, araç kaportasının (metal) sıcaklığından yüksektir. Saunada demir çivilerin sıcaklığı, ahşap döşemenin Sıcaklıklar eşittir. Isıl iletkenlik kaynaklı olarak hissedilen sıcaklığından yüksektir sıcaklıklar farklıdır. Olmayan ergi!: Bu kavram yanılgıları aslında maddenin (çayın veya deniz suyunun) olmayan ısısı, varmış gibi bir algıya götürebilir. Çayın veya deniz suyunun yada başka bir maddenin ısısından bahsedilemeyeceğinden, olmayan ısılarının karşılaştırılması matematikteki olmayan ergi (Reductio ad absurdum) tekniğine benzetilebilir. www.hgafizik.com 10. DALGALAR Yanlış bilinenler Doğru bilgi Dalgalar madde taşır Bir elektromanyetik dalga, içerisinden hareket edeceği ortama ihtiyaç duyar Dalgalar enerjiye sahip değildir Tüm dalgalar aynı yolla yayılır Aynı ortamdaki büyük dalgalar küçük dalgalara göre daha hızlı yayılır Işığın farklı renkleri farklı dalga türlerine karşılık gelir Parçacığa eşlik eden dalgalar(madde dalgaları) elektromanyetik dalgadır Tüm dalgalar enerji taşır, hiçbir dalga madde taşımaz. E.M.Dalgalar yayılmak için ortama ihtiyaç duymazlar. Zira onlar boşlukta da yayılabilirler Dalgalar, enerji taşıyan sarsıntılardır, enerjileri vardır. Dalgaların farklı yayılma yolları vardır. (Madde, E.M.D, Enine, Boyuna) Aynı ortamdaki aynı tür dalgaların yayılma hızları aynıdır. Boyut hızı etkilemez. Tüm ışık dalgaları ( E.M.D) aynı türden dalgalardır. Madde dalgaları E.M.D değildir 11. IŞIĞIN DALGA YAPISI Yanlış bilinenler Doğru bilgi Işık bir parçacıktır Işık dalga ve parçacığın karışımıdır Işık dalgaları ile radyo dalgaları aynı şey değildir Kırılma sırasında ışığın özellikleri değişir Işığın hızı ortama göre değişir Işığın hızı azaltılabilir (arttırılabilir Madde ile ışık etkileşmez Işığın tüm renkleri birleştirildiğinde siyah renk elde edilir Çift yarıkta girişim ışığın dalga tepesi ve çukurunu gösterir Dalga tepesinde ışık, dalga çukurunda karanlık vardır Kırılma sırasında, ışığın frekansı (rengi) değişir. Işık parçacık değildir. Işığın kütlesi yoktur. Işık, foton denen kütlesi olmayan enerji yüklü taneciklerden oluşur dalgalar halinde yayılır. Radyo dalgaları da ışık dalgasıdır. Kırılma sırasında ışığın frekans, renk, sürat, v.s. gibi salt kendine ait olan hiçbir özelliği değişmez. Işığın hızı (sürati) sabittir ortama göre değişmez. Ortalama hız değişir. Işığın hızı değiştirilemez. Artırılamaz, azaltılamaz Madde ile ışık etkileşebilir. (Soğurma, basınç, fotoelektrik v.s.) Tüm renkler birleşirse beyaz ışık gözlenir. Girişimdeki çizgiler, tepe ve çukurları değil maksimum(yapıcı) ve minimum(yıkıcı-sönüm) noktalarından oluşan çizgileri ifade eder. Dalganın bütünü ışığa karşılık gelir. Kırılma sırasında frekans değişmez. 12. DOĞRU AKIM DEVRELERİ Yanlış bilinenler Dirençler yük tüketir Yüklü tanecikler direnç üzerinden geçerken yavaşlar Akım ile gerilim aynı şeydir Bir pilin içerisinden akım geçmez Büyük cisimler büyük dirence sahiptir Bir devrede akım geçmesi için kapalı bir ilmek halinde olması gerekmez Akım devreden geçerken tüketilir. İletkenlerin direnci yoktur. Paralel bağlı dirençlerin eşdeğer direncin değeri en büyük direncin değerinden büyüktür Akım yük fazlalığıdır Büyük piller daha büyük gerilim uygular Güç ve enerji aynıdır Doğru bilgi Dirençler yük tüketmez, elektriksel enerjiyi ısıya dönüştürür Devre üzerinde yük hareketi her noktada aynıdır. Akım ile gerilim aynı şey değildir. Akım yüklerin titreşimi, gerilim ise bu titreşimin sağlayıcısıdır. Piller kapalı devrenin bir parçasıdır ve üzerlerinden akım geçer Dirençlerin büyüklüğü boyla doğru kesitle ters orantılıdır Devre kapalı(ilmek) olmazsa devreden akım geçmez. (Bu bir devre olmaz) Akım sabittir devreden geçerken artmaz azalmaz. Tüm maddelerin (iletkenler dahil) dirençleri vardır. Parelel bağlı dirençlerin eşdeğer direnci en küçük dirençten daha küçüktür Akım yük fazlalığı anlamına gelmez. Akım elektron titreşimidir. Gerilim boyutla doğrudan ilgili değildir Güç ve enerji farklı kavramlardır. Güç birim zamanda harcanan/üretilen enerjidir. www.hgafizik.com 13. MAGNETİK ALANLAR Yanlış bilinenler Doğru bilgi Kuzey ve güney kutup, pozitif ve negatif yük ile aynıdır Magnetik alan çizgileri bir kutuptan çıkar diğer kutuptan sona erer Kutuplar izole edilebilir Magnetik alanlar elektriksel alanlarla aynıdır Hareketsiz yüklü cisimleri magnetik kuvvet hareket ettirir. Magnetik alan çizgileri iki boyutlu çizilebilir Magnetik alan çizgileri insnaları yerküre üzerinde tutar Yüklü cisimler serbest bırakıldığında bir mıknatısın kutuplarına doğru hareket eder Manyetik kutuplar ile yükler aynı şey değildir Manyetik alan çizgileri tam halkalar oluşturur. Mıknatıs içinde de mevcutturlar. Kutuplar izole edilemez. Manyetik alan ile elektrik alan farklı alanlardır. Yüklü cisimler, ancak hareketli ise manyetik kuvvete maruz kalırlar Manyetik alan çizgileri, tıpkı kaynakları gibi üç boyutludur. İnsanları yerküre üzerinde tutan kuvvet, yer çekimidir. Durgun yüke manyetik kuvvet etki etmez. 14. ELEKTROSTATİK Yanlış bilinenler Doğru bilgi Statik elektrik durgun elektriktir Statik elektrik, mutlak durgun (hareketsiz) anlamında değil (potansiyel fark kaynaklı) herhangi bir titreşim hareketinin (akımın) olmaması halidir. Cisim üzerinde oluşturulan net(fazlalık) yük anlamına gelir. Statik elektrik, çeşitli yollarla meydana getirilen net yük fazlalığıyla oluşur. Pozitif ya da negatif yük fazlalığıyla oluşur. Nötr cisimlerde yük vardır fakat pozitif yükler negatif yüklere eşittir. Kondansatörü doldurmak, farklı cins yüklerin karşılıklı levhalarda kutuplanmasını sağlamaktır. Bulutların yüklenmesinde, hava ile gerçekleştirilen sürtünme ve yerle bulut arasında oluşan etki ile elektriklenme rol oynar. Yükler “Pozitif” ve “Negatif” olarak adlandırılır. Pillerde, kimyasal enerji (potansiyel fark aracılığı ile) elektriksel enerjiye dönüşür. Yük depo edilmez Devrede makro boyutta yüklü parçacık akışı olmayıp, elektron titreşimi vardır. Statik elektrik sürtünme ile oluşur Statik elektrik elektronlardan oluşur Nötr cisimlerde yük yoktur Bir kondansatörü yüklemek ona yük doldurmak anlamındadır Bulutlar birbirlerine sürtünerek yüklenirler. Yükler; ‘artı yük’ ve ‘eksi yük’ olarak adlandırılır Piller yük depo ederler Elektriksel olarak yüklü parçacıklar devreden akar 15. ELEKTRİK Yanlış bilinenler Elektrik,fiziksel bir büyüklüktür Elektrik bir enerji türüdür Elektronlar devrede yaklaşık ışık hızı ile hareket eder Statik elektrik, elektrik akımının tersidir Atomlar, eşit sayıda proton ve elektron’a sahiptir./ İletkenler, içerisinde yüklü parçacıkların geçmesine izin verir Doğru bilgi “Elektrik”,(akım, potansiyel,güç gibi) fiziksel bir büyüklüğe karşılık gelmez “Elektrik” enerji değildir. “Elektriksel potansiyel enerji” enerjidir. Titreşim hızı maddesel olup bu hız ışık hızı değildir Statik elektrik ve akım karşıt kavramlar değil, farklı kavramlardır. İyon haline gelmiş atomlarda proton ve elektron sayısıları eşit değildir İletkenler, içerlerinden yüklü parçacık geçişine (akışına, ötelenmesine) izin vermez. www.hgafizik.com 16. ELEKTRİK AKIMI Yanlış bilinenler Doğru bilgi Akımın yönü negatiften pozitife doğrudur Elektrik akımı, enerji akışıdır Elektrik akımı olduğu sürece, elektronlar bir atomdan diğerine atlar Elektriksel enerji devreden akar Elektriksel güç, jeneratörden kullanıcıya doğru akar. Elektrik akımı, elektrik kablosunun dış yüzeyinden akar Akım yönü pozitiften negatife doğrudur. (E.A. Yönünde) Akım, enerji akışı anlamına gelmez. Akım, yüklerin titreşmesi, bu titreşimin iletken üzerinde iletilmesi ve bu suretle enerji iletimi olayıdır. Elektrik akımı, atomlar arası elektron atlaması şeklinde değil, enerjinin, yük titreşimiyle iletilmesi şeklindedir. “Elektriksel enerjinin devreden akması” şeklinde bir kavram söz konusu değildir. Devrede gerçekleşen olay, yüklerin titreşmesi ve bu titreşimin iletim yoluyla taşınmasıdır. Akım, kapalı devrede süreklilik arz eder. Başlangıç ve bitiş noktası yoktur Akım, yüklerin titreşimidir, bu durum bölgesel değildir. 17 KARMA Yanlış bilinenler Gazların hacimleri yoktur Modern fizik ve klasik fizik yasaları farklıdır Klasik fizik yasalarının yerini modern fizik yasaları almıştır. Compton olayı kullanılarak foton ile atom (foton ile atoma bağlı elektron) etkileşimi de açıklanabilir Yıldız ve gezegen aynı şeydir Doğru bilgi Gazlar maddedir ve hacmi vardır. Tüm fizik yasaları aynı temellere dayanır. Benzer sonuçlar verir. Klasik fizik ve modern fizik yasaları birbirinin alternatifi değildir. Bu yasaların, birbirinin yerini alması söz konusu değildir. Compton olayı, foton ve serbest elektron arasında gerçekleşir Yıldız ve gezegen farklı özelliklere sahip gök cisimleridir. www.hgafizik.com