Fizik, doğayı anlamak ve açıklamak için kullandığımız bir bilim dalıdır. Bu açıklamaları yaparken bazı büyüklükleri ölçer ve kullanırız. Bu büyüklükler, Temel Nicelikler ve Türetilmiş Nicelikler olmak üzere ikiye ayrılır.
Fizikte, kendisi cinsinden ifade edilemeyen, diğer bütün fiziksel büyüklüklerin tanımlanabilmesi için temel oluşturan yedi tane büyüklük vardır. Bunlara Temel Nicelikler denir.
Bu büyüklüklerin uluslararası birim sisteminde (SI) karşılık geldiği birimler aşağıdaki gibidir:
Temel nicelikler kullanılarak tanımlanan büyüklüklere ise Türetilmiş Nicelikler denir. Örneğin:
Fizikteki tüm ölçülebilir büyüklükler, yedi temel nicelik ve onların birimleri cinsinden ifade edilir. Bu temel yapı, bilimsel iletişimin ve hesaplamaların evrensel ve tutarlı olmasını sağlar.
💡 Hatırlatma: TYT Fizik'te temel ve türetilmiş büyüklüklerin neler olduğunu ve birimlerini mutlaka bilmelisin!
Soru 1: Bir fizik öğrencisi, bir cismin kütlesini elektronik terazi ile 2,34 kg olarak ölçüyor. Daha sonra bu cismin hacmini, içi su dolu dereceli silindir kullanarak 450 cm³ olarak belirliyor. Buna göre, öğrencinin yaptığı bu ölçümlerle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
a) Kütle, temel bir niceliktir ve birimi kilogramdır.
b) Hacim, türetilmiş bir niceliktir ve birimi metreküptür.
c) Ölçülen kütle değeri 3 anlamlı basamak içermektedir.
d) Hacim ölçümünde kullanılan birim, SI'da temel bir birimdir.
e) Kütle, skaler; hacim ise türetilmiş bir büyüklüktür.
Cevap: d
Çözüm: Hacim, uzunluğun türetilmiş bir büyüklüğüdür. SI'daki temel birimi metreküp (m³) olmasına rağmen, kendisi temel bir nicelik değildir. Santimetreküp (cm³) ise SI temel birimi değildir.
Soru 2: Bir araştırmacı, uluslararası bir makalede kullandığı fiziksel niceliklerin birimlerini SI temel birimler cinsinden ifade etmek istiyor. Buna göre, aşağıdaki nicelik-birim eşleştirmelerinden hangisi doğrudur?
a) Kuvvet → kg·m/s
b) Enerji → kg·m²/s²
c) Elektrik yükü → A·s²
d) Manyetik alan → kg/(A·s³)
e) Basınç → kg/(m·s)
Cevap: b
Çözüm: Enerji (iş) birimi joule'dür (J). 1 J = 1 N·m = 1 (kg·m/s²)·m = 1 kg·m²/s² şeklinde SI temel birimleri cinsinden ifade edilir. Kuvvetin birimi kg·m/s², elektrik yükünün birimi A·s, manyetik alanın birimi kg/(A·s²) ve basıncın birimi kg/(m·s²)'dir.
Soru 3: Işık şiddeti (\(I_v\)) temel bir nicelik olup birimi candela (cd)'dır. Bir aydınlatma mühendisi, farklı ışık kaynaklarının toplam ışık akısını (\(\Phi_v\)) hesaplamak için \(\Phi_v = I_v \cdot \Omega\) formülünü kullanır. Burada \(\Omega\) uzay açıdır ve birimi steradyan (sr)'dır. Buna göre, ışık akısının SI temel birimler cinsinden ifadesi aşağıdakilerden hangisidir?
a) kg·m²/s³
b) cd·sr
c) kg·m²/s²
d) cd
e) m²·cd
Cevap: b
Çözüm: Soruda verilen formüle göre, \(\Phi_v = I_v \cdot \Omega\)'dir. Işık şiddeti (\(I_v\))'nin birimi cd, uzay açı (\(\Omega\))'nın birimi sr olduğundan, ışık akısının (\(\Phi_v\)) birimi doğrudan cd·sr olur. Lumen birimi de zaten cd·sr'ye eşittir. Diğer seçenekler enerji, güç gibi farklı büyüklüklerin birimleridir.
Soru 4: Bir deney düzeneğinde, bir cisme etki eden kuvvet (\(F\)), cismin kütlesi (\(m\)) ve ivmesi (\(a\)) arasındaki ilişki \(F = k \cdot m \cdot a\) şeklinde verilmiştir. Burada \(k\) bir sabittir. Eğer kuvvet birimi newton (N), kütle birimi kilogram (kg) ve ivme birimi m/s² olarak alınırsa, \(k\) sabitinin sayısal değeri ve birimi için ne söylenebilir?
a) 1, birimsiz
b) 9.8, m/s²
c) 1, kg·m/s²
d) 9.8, birimsiz
e) 1, N/kg
Cevap: a
Çözüm: Newton'un ikinci hareket yasası \(F = m \cdot a\) şeklindedir. Birim analizi yapıldığında: N = kg·(m/s²). Verilen denklem \(F = k \cdot m \cdot a\) ile karşılaştırıldığında, birimlerin tutarlı olması için \(k\)'nın birimsiz (boyutsuz) ve sayısal değerinin 1 olması gerekir. Bu, sabitin tanımından kaynaklanır.
