Fizikte, başka niceliklere ihtiyaç duyulmadan tanımlanabilen ve ölçülebilen büyüklüklere temel nicelikler denir. Bunlar, diğer tüm fiziksel niceliklerin tanımlanması için bir temel oluşturur.
Uluslararası Birimler Sisteminde (SI) kabul edilen yedi temel nicelik şunlardır:
Temel nicelikler cinsinden ifade edilen ve onlar aracılığıyla tanımlanan büyüklüklere ise türetilmiş nicelikler denir.
Bu nicelikler, temel niceliklerin matematiksel işlemlerle (çarpma, bölme vb.) birleştirilmesiyle elde edilir. İşte bazı yaygın örnekler:
Formülü: \( \text{Hız} = \frac{\text{Uzunluk}}{\text{Zaman}} \) ve birimi \( m/s \) (metre/saniye)'dir.
Formülü: \( \text{Kuvvet} = \text{Kütle} \times \text{İvme} \) ve birimi \( kg \cdot m/s^2 \) yani Newton (N)'dur.
Formülü: \( \text{Alan} = \text{Uzunluk} \times \text{Uzunluk} \) ve birimi \( m^2 \) (metrekare)'dir.
Formülü: \( \text{Hacim} = \text{Uzunluk} \times \text{Uzunluk} \times \text{Uzunluk} \) ve birimi \( m^3 \) (metreküp)'tür.
Temel nicelikler ölçüm için başka bir büyüklüğe ihtiyaç duymazken, türetilmiş nicelikler her zaman bir veya daha fazla temel niceliğin birleşiminden oluşur. Fizikteki tüm ölçümler ve hesaplamalar bu iki nicelik türü üzerine inşa edilmiştir.
Soru 1: Bir fizik öğrencisi, bir deneyde kütle, zaman ve hız niceliklerini ölçmektedir. Bu niceliklerden hangisi veya hangileri temel nicelik olarak kabul edilir?
a) Yalnız kütle
b) Kütle ve zaman
c) Hız ve zaman
d) Yalnız hız
Cevap: B
Çözüm: Uluslararası Birim Sisteminde (SI) 7 temel nicelik vardır. Bunlardan ikisi kütle (kilogram) ve zaman (saniye)'dir. Hız ise, temel nicelikler olan uzunluk ve zaman kullanılarak türetilmiş bir niceliktir (Hız = Uzunluk / Zaman).
Soru 2: Aşağıdaki nicelik çiftlerinden hangisinin her ikisi de türetilmiş niceliktir?
a) Elektrik akımı - Işık şiddeti
b) Kütle - Hacim
c) Kuvvet - Enerji
d) Sıcaklık - Zaman
Cevap: C
Çözüm: Elektrik akımı (amper) ve ışık şiddeti (candela) temel niceliklerdir. Kütle (kilogram) temel, hacim türetilmiş niceliktir. Sıcaklık (kelvin) ve zaman (saniye) temel niceliklerdir. Kuvvet (Newton = kg·m/s²) ve enerji (Joule = kg·m²/s²) ise temel niceliklerden türetilmiş niceliklerdir.
Soru 3: Bir cismin momentumu, kütlesi ile hızının çarpımına eşittir (p = m·v). Buna göre momentumun SI sistemindeki birimi aşağıdaki temel birimlerden hangisi ile ifade edilebilir?
a) kg / s
b) kg · m / s
c) m / s²
d) kg · m² / s
Cevap: B
Çözüm: Momentum = Kütle × Hız formülünden yola çıkarak birim analizi yapılır. Kütlenin birimi kg, hızın birimi m/s'dir. Bu durumda momentumun birimi kg·(m/s) = kg·m/s olur.
Soru 4: Bir mühendis, bir proje için basınç ve güç ölçümleri yapmaktadır. Bu iki niceliğin tanımlandığı temel nicelikler aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir?
(Basınç: Kuvvet / Alan, Güç: İş / Zaman)
a) Basınç: Kütle, Uzunluk, Zaman Güç: Kütle, Uzunluk, Zaman
b) Basınç: Kütle, Uzunluk Güç: Kütle, Uzunluk
c) Basınç: Kütle, Uzunluk, Zaman Güç: Kütle, Uzunluk², Zaman
d) Basınç: Kütle, Uzunluk², Zaman² Güç: Kütle, Uzunluk², Zaman³
Cevap: D
Çözüm: Basınç = Kuvvet / Alan = (Kütle × Uzunluk / Zaman²) / (Uzunluk²) = Kütle / (Uzunluk × Zaman²) = [M][L]⁻¹[T]⁻²
Güç = İş / Zaman = (Kuvvet × Uzunluk) / Zaman = ((Kütle × Uzunluk / Zaman²) × Uzunluk) / Zaman = Kütle × Uzunluk² / Zaman³ = [M][L]²[T]⁻³
Bu nedenle basınç için temel nicelikler Kütle, Uzunluk, Zaman; güç için ise Kütle, Uzunluk², Zaman³'tür.
