Bir araştırmacı, farklı büyüklüklerdeki fiziksel nicelikleri sınıflandırıyor. Buna göre aşağıdaki nicelik çiftlerinden hangisi hem türetilmiş nicelik hem de vektörel büyüklüktür?
A) Kütle - Zaman
B) Hız - Kuvvet
C) Sıcaklık - Enerji
D) Elektrik yükü - Manyetik alan
Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için öncelikle fiziksel niceliklerin iki farklı sınıflandırmasını çok iyi anlamamız gerekiyor: Temel/Türetilmiş ve Skaler/Vektörel. Haydi adım adım ilerleyelim!
1. Adım: Temel ve Türetilmiş Nicelikleri Anlayalım
Fizikteki nicelikleri, başka niceliklere ihtiyaç duyup duymamalarına göre ikiye ayırırız:
- Temel Nicelikler: Kendi başlarına tanımlanabilen, başka hiçbir niceliğe bağlı olmayan büyüklüklerdir. SI birim sisteminde 7 temel nicelik vardır: Kütle, Zaman, Uzunluk, Akım Şiddeti, Sıcaklık, Madde Miktarı ve Işık Şiddeti.
- Türetilmiş Nicelikler: Temel nicelikler kullanılarak tanımlanan, yani birden fazla temel niceliğin birleşimiyle ifade edilen büyüklüklerdir. Hız, kuvvet, enerji, alan, hacim gibi nicelikler türetilmiştir.
2. Adım: Skaler ve Vektörel Büyüklükleri Anlayalım
Fiziksel nicelikleri, yön bilgisi içerip içermemelerine göre de ikiye ayırırız:
- Skaler Büyüklükler: Sadece sayısal bir değer ve bir birim ile tam olarak ifade edilebilen büyüklüklerdir. Yön bilgisi taşımazlar. Kütle, zaman, sıcaklık, enerji, hacim, sürat gibi nicelikler skalerdir.
- Vektörel Büyüklükler: Sayısal bir değer, bir birim ve mutlaka bir YÖN ile tam olarak ifade edilebilen büyüklüklerdir. Hız, kuvvet, ivme, yer değiştirme, momentum, manyetik alan gibi nicelikler vektöreldir.
3. Adım: Seçenekleri Tek Tek İnceleyelim
Şimdi her bir seçenekteki nicelik çiftini, hem türetilmiş hem de vektörel olma koşullarına göre değerlendirelim:
- A) Kütle - Zaman: Kütle temel bir niceliktir ve skalerdir. Zaman da temel bir niceliktir ve skalerdir. Bu çift, sorudaki her iki koşulu da sağlamaz.
- B) Hız - Kuvvet: Hız, uzunluk ve zaman gibi temel niceliklerden türetilmiştir ($v = \Delta x / \Delta t$) ve yönü olan vektörel bir büyüklüktür. Kuvvet, kütle ve ivme gibi temel niceliklerden türetilmiştir ($F = m \cdot a$) ve yönü olan vektörel bir büyüklüktür. Bu çiftteki her iki nicelik de hem türetilmiş hem de vektöreldir. Bu, doğru cevabımızdır!
- C) Sıcaklık - Enerji: Sıcaklık temel bir niceliktir ve skalerdir. Enerji türetilmiş bir niceliktir ancak skaler bir büyüklüktür (yönü yoktur). Bu çift, sorudaki her iki koşulu da sağlamaz.
- D) Elektrik yükü - Manyetik alan: Elektrik yükü akım şiddeti ve zaman gibi temel niceliklerden türetilmiştir ($Q = I \cdot t$), ancak skaler bir büyüklüktür (yönü yoktur). Manyetik alan türetilmiş bir niceliktir ve vektörel bir büyüklüktür (yönü vardır). Bu çiftteki elektrik yükü vektörel olmadığı için, sorudaki her iki koşulu da sağlamaz.
4. Adım: Sonucu Belirleyelim
Yaptığımız incelemeler sonucunda, hem türetilmiş nicelik hem de vektörel büyüklük olma koşullarını aynı anda sağlayan nicelik çiftinin Hız - Kuvvet olduğunu gördük.
Cevap B seçeneğidir.
