Bilim Nedir?
İçinde bulunduğumuz doğal ortamda birçok tabiat olayı ile karşılaşırız. Şimşek çakması, yıldırım düşmesi, gökkuşağının oluşumu, Güneş ve Ay tutulması, yıldız kayması, tsunami, depremler bunlardan bazılarıdır. Bu olayların bazıları sık sık gerçekleşirken bazıları nadiren gerçekleşmektedir. Yaşadığımız Dünya’yı ve evreni tanımak için yapılan çalışmalar kısaca bilim olarak tanımlanabilir, insanoğlunun bu arayışı bilimsel çalışmaların temelini oluşturmuştur.
İnsanlar önceleri ağırlıklı olarak yaşamlarını ve sağlıklarını etkileyen olaylar ile her gün gökyüzünde gördükleri Güneş ve yıldızlar gibi çevrelerindeki diğer tabiat olayları ile ilgilenmişlerdir. Bu nedenle ilk bilimsel çalışmalar bu alanlarda olmuştur. Böylece tıp, fizik ve astronomi gibi çeşitli bilim dalları doğmuştur. Doğa olaylarından, canlı varlıklarla ilgili olanları biyoloji, maddenin yapısal özellikleri ile ilgili olanları kimya, maddenin özellikleri ile bunlar üzerinde gerçekleşen olayları ise fizik konusu içindedir.
Fizik nedir? Neye yarar?
Fizik, madde ve enerji arasındaki etkileşimi inceleyen ve doğada gerçekleşen olaylarla ilgili mantıklı açıklamalar üretmeye çalışan uygulamalı bir bilim dalıdır. Bu bilimle uğraşan insanlara da fizikçi denilir.
Fizik, çevremizdeki maddi evrende meydana gelen her türden olayın nedenlerini ve nasıl meydana geldiğini yani olayları şekillendiren ya da yöneten yasaları inceleyen, araştıran bilim dalıdır.
Astronomide yeni gezegenlerin, yıldızların, galaksilerin keşfedilmesinde, tıpta görme kusurlarının düzeltilmesinde, arabalarda, optik biliminin ışık ışınları ile ilgili elde ettiği bilgiler kullanılmaktadır. Pusula yapımında, kapı zilinin yapımında, telefon, radyo ve televizyonda ses ve görüntü iletiminde, voltmetrede, ampermetrede, elektrik motorlarında, bazı oyuncakların yapımında. hızlı trenlerde manyetizma biliminin ortaya kovduğu bilgilerden yararlanılmaktadır.
Yaşadığımız dünyayı hatta tümüyle evreni etkileye veya şekillendiren yasalar, fizik yasalarıdır. “Nasıl?” sorusu fizikçileri ilgilendirir. Ancak ‘Niçin?” sorusunun cevabını bulmak oldukça zordur. Örneğin suyun cisimleri kaldırması ile ilgili kuralları ortaya koyan fizikçiler, gemiler ile yapılan taşımacılığa temel oluşturmuşlardır. Ancak fizikçiler hiçbir zaman suyun cisimleri niçin kaldırdığını araştırmaz.
Fizik Neyle İlgilenmez?
Fiziğin Alt Dalları
Fizikle ilgili çalışmalar tarihi gelişim sürecinde geleneksel olarak mekanik, elektrik, manyetizma, optik, termodinamik gibi alanlara ayrılmıştır. 1900’lü yılların başlarından itibaren de atom fiziği, nükleer fizik ve katıhâl fiziği alanlarında çalışmalar başlamıştır. Günümüzde her ne kadar fiziğin alt alanları sanki ayrı birer bilim dalıymış gibi kendi sahalarında derinleşmiş olsalar da bunlardan herhangi birinde elde edilen yeni bir bilgi diğerlerinde de kullanılabilmektedir.
1. Mekanik
Kuvvet ve hareket arasındaki enerji ilişkilerini inceler. Dalgaların oluşmasından makinelerin çalışma prensiplerine kadar çok geniş bir uğraş alanı vardır.
2. Elektrik
Maddenin yapısındaki elektron ve protonların sahip olduğu elektrik yükleri ile bunların neden olduğu elektrik alan ve elektriksel kuvvetleri konu alır. Yıldırımlardan elektrikle çalışan aletlere değin çok geniş bir uygulama alanı vardır.
3. Manyetizma
4. Optik
Işığın davranışı ile aydınlanma, gölge oluşumu, yansıma ve kırılma gibi ışık olaylarını inceyen fizik dalıdır. Gözün görmesinden renklerin oluşumuna kadar birçok olay optiğin ilgi alanına girer.
5. Termodinamik
Temelde ısı olaylarını ve enerjinin ısı ile ilgili kısmını inceler. Suyun kaynamasından buzulların erimesine kadar ısı ile ilgili konularla ilgilenir.
6. Atom Fiziği
7. Nükleer Fizik
8. Katıhâl Fiziği
Kristal maddelerin yapısında simetri gözlendiği için bu maddeler kolayca incelenebilme ortamı oluşturur. Fiziğin bu alt dalı kristal yapılı bu maddeleri özellikle ele alır. Katıhâl fiziği elektroniğin teorisini meydana getirir.
Fizik diğer bilim dallarına yardımcı olur.
Fizik bilimindeki bilgiler diğer bilim dallarındaki (biyoloji, kimya, coğrafya, astronomi v.s) olayları açıklamada yardımcı olur.
Fizik, biyolojide gözün yapısı, görme olayı, renklerin birbirinden ayırt edilmesinin nasıl gerçekleştiğini açıklamada yardımcı olur. Fizik, kimyada bileşik oluşumunu açıklamada kullanılır.
Fizik bilimiyle, coğrafyadaki alçak ve yüksek basınçlar, atmosferdeki hava olayları, fırtına ve rüzgârlar izah edilebilmektedir. Ayrıca fizik bilimiyle, coğrafyadaki fay hareketleri, depremler ve tsunami olayları gibi birçok olay izah edilebilmektedir.
Bilimin gelişiminde fiziğin alt alanları kullanılır.
Tıpta görme kusurlarının düzeltilmesinde, arabalarda, optik biliminin ışık ışınları ile ilgili elde ettiği bilgiler kullanılmaktadır. Pusula yapımında, kapı zilinin yapımında, telefon, radyo ve televizyonda ses ve görüntü iletiminde, voltmetrede, ampermetrede, elektrik motorlarında, bazı oyuncakların yapımında, hızlı trenlerde manyetizma biliminin ortaya koyduğu bilgilerden yararlanılmaktadır.
İletişim teknolojisinde fiber optik kabloların, nükleer enerji santrallerinde nükleer fizik ile ilgili elde edilen bilgilerin, evlerin ısıtılması ve soğutulmasında termodinamik biliminin elde ettiği bilgilerin kullanılması fiziğin hayatımızla iç içe olduğunu gösteren olaylardır.
Ayrıca uzay mekiklerinin uzaya gönderilmesi, haberleşme uydularının yörüngelerine oturtulması, mekanik biliminin elde ettiği bilgiler sayesindedir. Barajlardaki suyun potansiyel enerjisinden elektrik enerjisi elde edilmesinde, lambaların ışık vermesinde, hem mekanik hem de elektrik biliminin ortaya koyduğu bilgilerden yararlanılmaktadır.
Gözlem
Birçok doğa olayında, olayları açıklayabilmek için, düşünme, gözlem yapma, tahminde bulunma, inceleme, araştırma, modelleme, ölçme, analiz etme ve sonuç çıkarma gibi yöntemler kullanılır.
Duyu organları ile gözlem yapmak, gözlemler sonucunda toplanabilecek verilerden çıkarılabilecek sonuçların kesinliğini düşünmek, bir takım teknolojik araçlarla ölçüm yapmak, mantıklı bir analiz yapmak fizik biliminin vazgeçilmezleri arasında yer alır.
Gökyüzündeki yıldızların ya da gezegenlerin çıplak gözle değil de uygun teleskoplarla incelenmesi, ölçüm yapılacak; uzunluk, kütle, zaman, sıcaklık gibi büyüklükler için teknolojik aletlerin kullanılması, ölçme sonuçlarının duyu organları ile yapılan ölçme sonuçlarına göre daha objektif ve doğru olmasını sağlar.
Bir olayla ilgili olarak duyu organları yardımı ile bazı araç ve gereçler kullanarak yapılan incelemeye gözlem denir. Birçok fiziksel olay, duyu organlarına yardımcı olan bir takım teknolojik araçlarla gözlenmiştir.
Gözlemler ikiye ayrılır. Bunlar nitel ve nicel gözlemlerdir.
Nitel Gözlem
Aynı yemeği yiyen iki kişiden birisi “yemek sıcak”, diğerinin ise “yemek soğuk” demesi, bir çuvalı kaldıran adamın “bu çuval 40 kg gelir” demesi, “bu ağacın boyu 15 metre var” demesi nitel gözleme birer örnektir.
Nicel Gözlem
Örneğin; kaptaki suyun sıcaklığı termometre ile ölçülerek 40 °C olduğu tespit ediliyor. Bu bir nicel gözlem iken, aynı suya parmağımızı daldırarak duyu organımızla suyun sıcaklığı hakkında fikir belirtmemiz bir nitel gözlemdir.
Nitel ve nicel gözlemler birbirinin tamamlayıcısıdır, karşıtı değildir. Olaylarda her ikisi de birlikte kullanılabilir. Çünkü gözlemlerdeki ölçmelerde elde edilen veriler kadar gözlemler sırasında olayların nasıl gerçekleştiğinin nitel olarak izlenmesi de öğrenme sürecinde önemli yer tutar.
Bilimsel çalışmalarda nitel gözlemlerden ziyade nicel gözlemlere ağırlık verilir. Bazı durumlarda her ikisi birlikte kullanılır.
Temel Büyüklükler ve Türetilmiş Büyüklükler
Fizik bilimi ile ilgili bilimsel bilgilerin tanımlanmasında, uzunluk, kütle, zaman, elektrik akımı, termodinamik sıcaklık, madde miktarı, ışık şiddeti vb. daha birçok fiziksel büyüklük kullanılır. Günlük hayatımızda fizikle ilgili olayları açıklarken, kütle, uzunluk, zaman, kuvvet ve hız gibi büyüklükler yanında akım şiddeti, sıcaklık ve ışık şiddeti gibi büyüklükleri de kullanırız. Bu büyüklüklerin bazıları tek başına anlam ifade ederken bazıları da diğer büyüklüklere bağlı olarak bir anlam ifade eder. Fiziksel büyüklükler temel büyüklükler ve türetilmiş büyüklükler olmak üzere ikiye ayrılır.
Kendi başına kullanıldığında bir anlam ifade eden ve diğer bütün fiziksel büyüklükleri ifade etmede yeterli olan büyüklüklere temel büyüklükler denir. Tanımlayabilmek için en az iki temel büyüklüğe ihtiyaç duyduğumuz büyüklüklere de türetilmiş büyüklükler denir.
Temel büyüklükler yedi tanedir. Bunlar, uzunluk, kütle, zaman, akım şiddeti, sıcaklık, madde miktarı, ışık şiddetidir.
Fizikte Ölçemin Önemi
Fiziksel büyüklüklerin tam olarak tanımlanabilmesi için nitel ve nicel gözlemleri de içeren ölçümlerin yapılması gerekir. Bundan dolayı fizik biliminde olaylar açıklanırken ölçme önemli yer tutar. Ölçümün anlam ifade edebilmesi için ölçüm sonuçları bir birimle verilir.
Fizikle ilgili bir büyüklüğün ölçülebilmesi için kendi cinsinden ve “birim” adı verilen diğer bir ölçü ile karşılaştırılması gerekir.
Kütlenin Ölçülmesi
Maddelerin kütlesi ölçülürken çok değişik özelliklerde teraziler kullanılır. En basit terazi labaarotuvarda kullanılan eşit kollu terazidir. Günlük hayatta ölçeceğimiz maddenin kütlesinin büyük ya da küçük olmasına göre, dijital teraziler, analog teraziler, elektronik ve banyo terazileri, kuyumcu terazileri kullanılır.
Eşit kollu terazide, terazi kolu denilen düzgün bir çubuk, ortasından bir destek üzerine konulmuştur. Terazi kolu üzerinde serbestçe hareket edebilen iki tane metal sürgü bulunmaktadır. Terazi kolunun uçlarında iki kefe, ortalarında ise gösterge bulunur. Eşit kollu terazide, kefeler boşken gösterge bölmenin ortasında bulunur ya da gösterge bu bölmenin her iki tarafında eşit salınımlar yapar.
Eşit kollu terazilerin tartım takımlarında küçük kütle değerlerinde standart kütleler bulunur. Bu kütle değerleri ile hassas tartımlar yapılabilir. Bunun için terazi kolu standart külle yardımı ile eşit olarak bölmelenir.
Dijital teraziler, banyolarda kullanılan elektronik teraziler, kuyumcu terazileri, genellikle elektrikle çalışır. Bu terazilerde kefeye konulan cismin ağırlık etkisi yük hücresi adı verilen, esnek ve direnci değişebilen bir parçada baskı oluşturur. Bu baskı elektrik sinyaline dönüştürülür.
Esnek olan yük hücresi baskı nedeni ile şekil değişimine uğrar ve direnci değişir. Bu direnç değişimi ile yük hücresinden geçen akım şiddeti değişir. Terazide bulunan bir işlemci, oluşan bu değişimleri değerlendirerek kefeye konulan cismin kütlesini dijital olarak gösterir.
Analog olan banyo ve market terazilerinin içinde kaldıraç mekanizması bulunur. Tartım sırasında oluşan kuvvet, yük ile destek arasında başka bir kaldıraç üzerine etki eder. Bu kaldıraç devreye girer ve gösterge yayını gerer. Bu yayın hareketi ile gösterge çalışır, sonuçla ölçümü yapılan nesnenin kütlesi ölçülmüş olur.
Uluslararası birim sisteminde(SI), kütle birimi kilogram(kg) dır. Küçük miktarlardaki tartımlar için gram(g) ya da miligram(mg) çokça kullanılmaktadır.
Kütle birimleri onar onar artar ya da azalır. Buna göre,
Zamanın Ölçülmesi
Olimpiyat yarışlarında, araba yarışlarında zamanın ölçümüyle yarışın dereceleri belirlenir. Bu tür yarışmalarda hangisinin daha süratli olduğunun belirlenmesi, şimdiye kadarki kırılan rekorların tespiti, sınırlı zaman dilimi içinde başarılı olabilmek için nelerin yapılması gerektiği hususunda bilgiler vermektedir.
Uluslararası birim sisteminde (Si) kullanılan zaman birimi saniyedir. Günlük işlerde zamanı tespit etmek için çoğunlukla zaman birimi olarak saat kullanılmaktadır. Çok kısa zaman diliminde oluşan olaylarda zaman ölçümü, kronometreler ile yapılmaktadır. Bununla birlikte örneğin at yarışlarında olduğu gibi yarışın sonucu fotofiniş ile belirlenmektedir.
Zaman birimleri arasındaki ilişki;
1 saat = 60 dakika = 3600 saniye = 360000 salise şeklindedir.
Uzunluğun Ölçülmesi
Uzunluk ölçü birimleri onar onar büyür ya da küçülür. Buna göre,
1 m = 10 dm = 100 cm = 1000 mm dir.
1 m = 0,1 dam = 0,01 hm = 0,001 km dir.
Tarihsel ve geleneksel nedenlerle kullanılan farklı birçok başka uzunluk birimi de vardır. Örneğin bazı ülkelerde uzunluk ölçü birimlerimi olarak yarda ve bundan türetilmiş uzunluklar günlük hayatta kullanılmaktadır. Bunlar şu şekildedir;
1 inch = 2,54 cm dir.
1 mil = 1609 m dır.
Günlük hayatta kullanılan birimlerle ifade edilemeyen uzunluklar için, örneğin gök cisimleri arası uzaklıklar için, astronomi birimi ya da ışık yılı kullanılır. Astronomi birimi Dünya ile Güneş arası uzaklık, ışık yılı ise ışığın bir yılda aldığı yoldur.
1 ışık yılı = 9,5 1012 km dir.
Atom fiziğinde ve bazı hesaplamalarda mikron(n), angstrom(Â) gibi uzunluk birimleri de kullanılır.
1 n = 10-6 m 1 Â = 1010 m dir.
Uzunluk ölçmek için ölçüm aracının doğru tutulması, aracın düzgün kullanılması, ölçüm yapılacak nesnenin özelliğinin iyi bilinmesi gerekir.
Sıcaklığın Ölçülmesi
Havanın, insan vücudunun, doğadaki maddelerin sıcaklıklarının ölçülmesi yaşadığımız ortamın şartlarının tespit edilmesinde, elde edilen verilerin bir çok alanda kullanılmasında önemli katkılar sağlar.
Sıcaklık, termometre ile ölçülür. Termometre çeşitleri, katı, sıvı, gazlı olabilir. Çok yaygın olarak kullanılan termometreler sıvılı ve metal termometrelerdir. Termometre çeşitleri ısı sıcaklık konusunda daha geniş olarak incelenecektir. Günlük hayatta sıcaklık birimi olarak derece (°C) kullanmakla birilikte SI birim sisteminde sıcaklık birimi kelvin dir. Sıcaklık fizikte T ile sembolize edilir. Derece ile kelvin arasında,
T (°C) = K – 273 eşitliği vardır.
Duvar termometresi, hasta termometresi, lazerli termometre, metal termometre değişik sıcaklık aralıklarını ölçebilen termometre çeşitlerindendir.
Akım Şiddetinin Ölçülmesi
Bir elektrik devresinden geçen akım şiddetinin ölçü birimleri biner biner büyür ya da biner biner küçülür. Buna göre;
Ampermetrede akım şiddeti doğrudan okunur. Ampermetrenin kadranı; amperin askatlarına göre bölümlere ayrılmış cetveldir. Düşük şiddetteki elektrik akımını ölçen alete “galvanometre” adı verilir.
Ölçme Hataları
Fiziksel büyüklüklerle yapılan ölçümlerde, aynı nicelik ölçülüyor olmasına rağmen değişik nedenlerden dolayı farklı sonuçlar ortaya çıkar. Uzunluğun, kütlenin, zamanın, sıcaklığın ve akım şiddetinin ölçülmesinde peş peşe ölçümler yapılsa da ölçüm sonuçları farklı olabilir. Ölçüm sonucu ile gerçek değer arasındaki farka ölçmede hata denir. Ölçüm sonuçlarının gerçek değerden farklı olması ölçmede hata yapıldığı anlamına gelir. Bu hataların kaynağı; ölçme yöntemi, ölçümü yapan kişi, ölçme aracı ve ölçümün yapıldığı ortamdır.
Ölçmedeki gerçek değer, tüm hata kaynaklarının minimuma indirgendiği durumda yapılan ölçümlerin ortalamasıdır. Dolayısı ile her ölçümde mutlaka bir miktar hata olacaktır. Hata kaynaklarının ortadan kaldırılması ya da sıfırlanması söz konusu olamaz. Buna rağmen, ölçme yöntemini doğru seçmek ve sıra ile ölçüm yapmak, ölçüm aletine uygun şartları oluşturmak, ölçümü birden fazla sayıda yapmak ölçmede hatayı azaltır.
Ölçümün yapıldığı ortamın sıcaklık, basınç, sürtünme ve nem gibi etkenleri; ölçülen niceliği ve ölçüm aletini etkiler. Ölçme aletlerinden kaynaklanan hatayı minimuma indirmek için, ölçü aletlerinin kullanım tekniklerini iyi bilmek ve ölçme tekniklerini de kurallarına uygun olarak uygulamak gerekir.
Ölçümü yapan kişiden kaynaklanan bir hata, kişinin öğrenim durumu, yaşı, ölçme anında alınan pozisyon, ölçme anındaki ruh hâli etkili olur.
Ölçümü yapandan kaynaklanan hatalara şu örnekleri verebiliriz. Termometrenin haznesinden tutarak sıcaklık ölçmeye çalışmak, paket lastiğini uzatarak boyunu ölçmeye çalışmak, mezro ile ölçüm yaparken mezroyu düz tutmamak, cetvel ile ölçüm yaparken sıfırdan değil de 1 den başlayarak ölçmek, göstergeli araçlarda okuma hatası yapmak.
Bilimsel Bilgi Nasıl Ortaya Çıkar?
Bilimsel çalışmalar ve bilimsel bilgiler, bilimsel verilere dayalıdır, belirli yöntemler ve metotlar izlenerek gerçekleştirilir. Bu yöntemlere bilimsel çalışma yöntemi denir. Bilim insanları, inceledikleri olaylarla ilgili yaptıkları nitel ve nicel gözlemlere ve deney sonuçlarına bağlı olarak bazı bilimsel bilgilere(ilke, kanun ve teorilere) ulaşırlar. Fizik ile ilgili bilimsel bilgilere ulaşırken de planlı ve sistemli bir şekilde çalışırlar.
Bilimsel çalışmada ilk önce incelenecek problem tespit edilir. Problem belirlendikten sonra problem durumunu açıklayan verileri elde etmek için gözlemler, inceleme ve araştırmalar yapılır.
Hipotez
Bilim insanları topladıkları verilere bağlı olarak, inceledikleri problemi çözebilmek için önce bir dizi hipotez kurarlar. Hipotez, bilimsel bir problemin verilere dayalı olarak kurulan geçici çözüm yoludur. Hipotezler kurulduktan sonra sürekli olarak test etme sürecine tabi tutulur. Bundan sonra kontrollü deneyler yapılarak hipoteze dayalı tahminlerin ve hipotezin geçerliliği ve doğruluğu araştırılır. Kontrollü deneylerden sonra elde edilen verilerin, kurulan hipotezleri destekleyip desteklemediğine ya da destekliyorsa ne ölçüde desteklediğine karar verilir.
Deneysel verilerden sonuç çıkarılır. Bir hipotez deneysel olarak destekleniyorsa daha güçlü hipotez olarak kabul görür. Benzer şekilde teoriler de deneysel olarak destekleniyorsa daha güçlü teori olarak kabul edilir.
Bilim insanlarının bilimsel bir problemin çözümünde takip ettiği yol sırasıyla şu şekilde olabilir:
- Problem belirlenir,
- Problemle ilgili veriler toplanır,
- Hipotez kurulur,
- Hipoteze dayalı tahmin yapılır,
- Kontrollü deney ve nicel gözlem yapılır,
- Deney ve gözlemlerin hipotezi doğrulayıp doğrulamadığı kontrol edilir.
- Doğrulanmıyorsa işlemlere tekrar baştan başlanır.
- Doğrulanıyorsa hipotez geçerlidir, sonuçlar kamuoyuna duyurulur.
Bilimsel Teori Yasalaşır mı?
Bilimsel teori, gözlenen bir doğa olayıyla ilgili yapılan genellemelerin açıklamasıdır. Bilimsel bir yasa ise, doğruluğu kanıtlanmış varsayım olarak tanımlanabilir. Bilimsel teoriye; büyük patlama (bing – bang) ve rölativite örnek olarak verilebilir. Bilimsel yasaya ise, kütle çekimi, kütle ve enerjinin korunumu, termodinamik, hareket yasaları örnek olarak verilebilir. Bilimsel teori ve yasalar deneysel desteğe sahip olmalıdır. Fakat bilimsel teoriler asla yasa olmaz
Hipotez hiçbir kuşkuya yer vermeyecek şekilde doğrulanırsa, evrensel gerçek hâline gelir. Buna kanun (yasa) denir. Hipotez kısmen doğrulanır, tamamen reddedilmezse ve yeni bulgularla desteklenirse teori (kuram) hâline gelir. Hipotez doğrulanmazsa, hipotez değiştirilir ve kalan basamaklar yeniden uygulanır.
Fizikte Modelleme
Çıplak gözle görülmeyen olgu, olay ve kavramların daha iyi anlaşılması için modellemeye ihtiyaç duyulur.
Modelleme, gerçeğe benzer görüntülerin yapılması, senaryoların düzenlenmesi, gerçek bir olaya benzetilerek yapılan kopyaların, zihinde tasarlanan olay ve olguların gerçek yaşamda canlandırılmasıdır.
Modelleme; görseldir, zaman sınırlamaz, ekonomiktir, güvenilirdir, kontrol edilebilir, hızı ayarlanabilir, test aracıdır, tekrarlanabilir, düşündürür, zaman kazandırır. Fizikte bir atomun iç yapısı ile ilgili ortaya konan model, kimya bilimindeki kimyasal değişme konularının daha iyi tanımlanmasına yardımcı olmaktadır.
Atom modelleri, Dünya’nın manyetik alanı, mıknatısın manyetik alanı, elektromanyetik dalgalar, elektrik alan çizgileri vb. modeller, fiziğin daha iyi anlaşılmasını sağlar. Bilim adamları çalışmaları ile ilgili değişik modeller hazırlayarak çalışmalarını daha somut hâle getirirler.
Fizikte Matematiğin Önemi
Fizik ile ilgili konuların açıklanmasında matematiğin kolaylaştırıcı rolü vardır. Matematik kullanılarak fiziksel olaylar daha basit bir şekilde tanımlanabilir.
Fizikte yapılan deney ve gözlemler ile, ölçmeler sonucunda elde edilen veriler kullanılarak üzerinde araştırma yapılan nicelikler arasında bağ kurulmaya çalışılır. Değişkenler araştırılır. Defalarca yapılan bu işlemler sonrasında fizik kanunlarının matematiksel bağıntılarına ulaşılır.
Fizikte kullanılan formüller de bir model olarak kabul edilebilir.
Matematik, bilimin kullandığı ortak bir dildir. Bilimin ve teknolojinin gelişmesiyle büyük miktarlardaki bilgiyi ve veriyi doğru analiz edebilmek için matematik, çok önemli hâle gelmiştir. Günümüzde Nano – teknolojinin 1 metrenin bir milyarda biri boyutlarda araştırma ve projeler yaptığını düşünecek olursak hesaplamaların ne kadar hassas ve dikkatli yapılması gerektiği ve matematiğin ne kadar önem kazandığı daha iyi anlaşılır. Unutulmamalıdır ki matematik bir bilim değil dildir.
Fizik ve Teknoloji
Fizik bilimi ile teknoloji arasında sıkı bir ilişki vardır. Bilim ve teknoloji birbirini tamamlar. Bilimsel çalışmalarla uygulamaya yönelik bilgiler üretilir. Bu da teknolojik ilerlemeye neden olur. Teknolojik gelişmelerde bilimsel araştırmaların daha iyi şartlarda yürütülmesini sağlar. Dolayısı ile bilimsel gelişmelere hız kazandırır. O halde fizik bilimi birçok teknolojik gelişmeye yol açarken diğer taraftan teknolojideki standartların yükselmesi de fizik bilimine katkıda bulunur.
Bilimin gelişmesinde ve bilgi artışında etkili olan faktör teknolojik gelişmelerdir. Teknoloji bilimsel çalışmalarda elde edilen bilgilerin insan yaşamına aktarılmasıdır. Fizikteki buluşlar teknolojideki gelişmeleri, teknolojideki gelişmeler de insanın yaşam kalitesini artırır.
Örneğin uzayın incelenmesi ile ilgili yapılan ilk teleskopun yerini günümüzde Hubble teleskopu almıştır. Zaman içinde optik bilimiyle ilgili ortaya konan bilimsel bulgular kullanılarak daha yüksek kalitede teleskoplar üretilmiştir. Bu teleskoplar sayesinde, evrende farklı güneş sistemleri olduğu, evrende çekim gücü çok fazla olan ve ışığı dahi yutan kara deliklerin bulunduğu, bazı yıldızlardan gelen ışık ışınlarının ışık hızından daha yüksek hızlarla hareket ettiği keşfedilmiştir.
Vücudumuzun çalışmasında, içinde bulunduğumuz çevrede ve yaşantımızda fizik ilke ve yasalarının birçok yansımaları bulunmakladır. Fizik, ışığın kırılması, yansıması gibi ışık olayları, titreşim ve dalga oluşumu, sürtünmeler, hareket ve enerji, cisimlere etkiyen yerçekimi kuvveti ile cisimlerin yere düşmesi, elektrik, ısı gibi günlük yaşamımızda sürekli karşı karşıya bulunduğumuz daha birçok olayla ilgilenir.
Örneğin; burnumuz termodinamik yasalarına göre, kalbimiz elektrik ve mekanik yasalarına göre, beynimiz elektrik yasalarına göre, damarlarımız basınç ve dinamik yasalarına göre, elimiz mekanik ve termodinamik yasalarına göre, gözlerimiz optik yasalarına göre çalışır. Nefes alıp vermemiz yine akışkanların basıncı ile gerçekleşen fiziksel bir olaydır. Bu gerçek bilindiği için, dağcılar buna göre önlemlerini alırlar.
Ayrıca özellikle fiziğin teknolojik alandan günlük yaşantımızı etkileyen uygulamaları vardır. Örneğin;
- Sıvıların kaldırma kuvveti, gemilerin yüzdürülmesi sayesinde, yük ve insan taşımacılığında önemlidir.
- Hidroelektrik santrallerde, termik santrallerde, nükleer santrallerde fizik ilke ve yasalarından yararlanılarak elektrik üretimi gerçekleştirilir.
- Günlük hayatımızı kolaylaştıran cep telefonları, bilgisayarlar, fotoğraf makineleri, televizyonlar fizik ilke ve yasalarından yararlanılarak yapılır.
- Mikrodalga, lazer ve nano teknoloji fiziğin ilgi alanındadır. Bu alanlardaki ürünler günlük hayatımıza renk katıp kolaylaştırmaktadır.
- Manyetizma alt alanının ilgi alanında olan elektrik motorları ve pusulanın yaşantımıza katkısı çok büyüktür.
