Bilimsel Çalışma ve Ölçü Birimleri nedir?


Bilimsel Çalışma ve Ölçü Birimleri nedir?

Bilimsel Çalışma ve Ölçü Birimleri.

Bilimsel Çalışma Nedir?

Felsefe ve bilim, insanoğlunun merakına, sorduğu sorulara cevap verme çabası sonunda oluşmuş iki büyük bilgi birikimidir. Bunlardan, felsefe, deney yolu ile doğruluğu sınanamayan konular üzerine inşa edilmiş iken, deney yolu ile doğruluğu sınanabilen bilgi birikimine ise bilim denmektedir. Yani felsefe ile bilimi birbirinden ayıran şey deneydir. Deney ise ölçüm yapmak demektir. Ölçüm yapmak ise bir büyüklüğün değerini bulma işlemidir. Bu da 5 aşamalı bilimsel çalışma yöntemini, “bilimsel” yapan şeydir. Bilimsel çalışma yönteminin aşamaları şu şekildedir: Öncelikle, yaşanılan sorun ve araştırılacak konu net bir şekilde tanımlanır. Daha sonra belirlenen araştırma konusu ile ilgili gözlem yapılıp veriler toplanır. Üçüncü aşamada ise elde edilen verilere dayanılarak tahminlerde bulunulur. Yani hipotez kurulur. Hipotez, problem için üretilen geçici çözümdür. Kurulan hipotezin doğruluğunu sınamak, kalıcı bir çözüm olup olmadığını anlamak için deneyler yapılır. Eğer deneyler hipotezle tutarlı sonuçlar vermişse teorimiz ortaya çıkmış demektir eğer vermemişse üçüncü adıma geri dönülüp hipotez değiştirilir ve tekrardan bilimsel çalışmanın ana aşaması olan deneyler yapılır. Sonucunda değerlendirmek için ölçüm sonuçları elde edilir. Bu ölçüm sonuçları, ölçüm yapmak için belirlediğimiz büyüklüklerin değerlerini gösterir. İşte fizik serisinin bu ikinci videosunda cevabını arayacağımız ana soru şu olacak: Doğada hangi büyüklüğün değerini nasıl bulacağız ki bilimsel bir çalışma yapmış olalım. Sistem ve nesnenin tanımı ile devam edelim. Ekranda gözüken bu elma bir sistem midir yoksa nesne midir? Sistem, birden fazla nesnenin(objenin) etkileşim halinde çalıştığı yapıya denir. Nesne ise, içsel özelliği olmayan ya da içsel özelliğini dikkate almamızı gerektirecek durumda olmayan yapıya denir. Dolayısıyla elma hem bir nesne hem de bir sistemdir. Bu senin inceleme ya da kullanım amacına bağlıdır. Eğer ki incelediğin şey bir elma ağacıysa ya da çeşitli meyvelerin depolandığı bir saklama birimi ise o zaman elma bir objedir çünkü o anda onun içsel özelliğinin senin için bir önemi yoktur. Ama elmanın insana sağladığı vitamine bakacaksan ya da nasıl büyüdüğüne, tadını nasıl elde ettiğine, o zaman, elmanın içsel özelliklerini inceliyor yani bir sistem olarak ele alıyorsun demektir. Burada ana ayrım noktası: içsel özellik. Peki, bir yapının içsel özelliğine bakarken ne kadar detaya inebiliriz? Örneğin elmanın kabuğuna, suyuna, çekirdeğine baktık. Daha da detaya indik moleküllerine baktık. Daha da detay inip atomlarına ve atom altı parçacıklarına baktığımızda, evreni oluşturan tüm maddelerin aslında proton, elektron, nötron gibi aynı parçacıklardan oluştuğunu ve bunların hepsinin 2 ana ortak özelliği olduğunu göreceğiz. Kütle ve elektrik yükü. Dolayısıyla parçacıkların meydana getirdiği büyük yapıların da toplam kütlesi ve elektrik yükü olacaktır.

Bilimsel Çalışma Ölçü birimleri nelerdir?

İşte bu tip ortak özellikler için birimli ölçüm yapılır. Yani, her bir ortak özellik için bir referans değer yani birim değeri belirlenir. Yapılan ölçümler bu referans değer ile karşılaştırıldıktan sonra rakamsal olarak ifade edilir. Böylece farklı farklı nesneler aynı tip ifadelerle tanımlanabilir ve bu sayede kıyas edilebilir hale gelir. Örneğin kütle için, 39 mm çap ve 39 mm yüksekliğe sahip %10 iridyum, %90 platin alaşımdan yapılmış silindir şeklinde bir cismin kütlesi 1 kilogram olarak kabul edilmiştir. Böylece yapılan tüm kütle ölçümleri de bu değer ile kıyas edilerek ifade edilir olmuş yani kütle ölçümü birimli hale gelmiştir. Bunun yanında, birimsiz ölçüm ve birimsiz ifade da vardır. Mesela 3 elma birimsiz bir ifade iken 3 kilogram elma birimli bir ifadedir. Peki, evreni oluşturan parçalar için sadece kütle ve elektrik yükü mü ortak? Değil. İzlediyseniz Matematiğin Temelleri videosunda parçacığın yanında bir de dalga kavramından bahsetmiştik. İster mekanik ister elektromanyetik olsun her dalganın mutlaka genlik ve frekans değeri vardır. Frekans için zaman birimine, genlik içinse uzunluk birimine ihtiyacımız var. O zaman kütle ve elektrik yükü kavramlarına bir de uzunluk ve zaman kavramlarını eklemiş olduk. Neyse… Daha fazla dağıtmadan, bir ağaç yapısı ile şu ana kadar anlattıklarımızı toparlayalım. Önce birimsiz ifadelere örnek verelim. Mesela, 1 elma ya da 1 armut. Ortak bir özellik diye bir şey söz konusu olmadığından bu iki ifade de birimsizdir. Çünkü içsel hiçbir özelliğini dikkate almazsak, bu iki nesneyi kıyas etme diye bir şeyden bahsedemeyiz. Elma elmadır. Armut da armut… Ama 3 kilogram elma ile 3 kg armut birbirine eşittir. Çünkü elmanın da armudun da ortak bir özelliği olan kütlesi vardır ve burada ölçüm yapılan büyüklük, kütledir. O zaman bu demektir ki, bir şeyin miktarını belirtirken onu hem birimli hem de birimsiz olarak ifade edebiliriz. Matematiğin Temelleri videosunda matematiksel olarak yani rakamsal olarak gösterdiğimiz iki ifade olan miktar ve konumdan bahsetmiştik. Miktar için hem birimli hem birimsiz ifadeler geçerli iken, konum için sadece birimsiz gösterim kullanılmaktadır. Örneğin 2, 3 konumu ya da 1, 4 konumu… Konumların ortak bir özelliği yoktur. Adresleme yaptığın bölgede konumlar arası mesafeyi keyfi olarak belirleyebilirsin. Burada, sadece konumdan bahsediyorum noktaların örneğin 0,0 noktasına uzaklıklarından değil. Konum ifadesi ayrıdır, uzaklık ifadesi ayrı. Uzaklık, uzunluk ölçümüdür. Bu da miktarı ölçmektir ki, kütle ve elektrik yükü ile birlikte bir de miktar ölçümünde uzunluk ölçümü vardır. Uzunluk da zaten dalgaların genliğini belirtmek için de kullandığımız ortak bir özelliktir. birim

Zaman birimi nedir?

Bir de son olarak her şeyin ortak olarak etkilendiği zaman kavramı vardır. Kısaca, evrende farklı farlı şeyler için ortak özellik olduklarından kütle, elektrik yükü, uzunluk ve zaman için ayrı ayrı referans büyüklükleri belirlenmiş ve insanların bu özellikler için yaptıkları ölçümleri bu referans değerler ile kıyas ederek ifade etmeleri sağlanmıştır. Yani en başta sorduğumuz ölçüm için hangi büyüklükleri belirleyeceksin sorusunun cevabı budur: Kütle, elektrik yükü, uzunluk ve zaman. Şimdi ağacımıza diğer geri kalan büyüklükleri, birimlerinin de nasıl belirlendiğini göstererek ekleyelim. Kütle özelliği için, az önce de söylediğimiz gibi, 39 mm çap ve 39mm yüksekliğe sahip %10 iridyum, %90 platin alaşımdan yapılmış bu silindir cisim 1 kilogram olarak kabul edilmiştir. Elektrik özelliği için, Uluslararası Birim sisteminde(SI) akım şiddeti olan amper ölçü birimi olarak alınmıştır. Referans büyüklüğün değeri ise, içinden akım geçen 1 metre mesafeli 2 paralel telin her bir metresine 2 x 10^-7 N kuvvet oluşturan akım şiddeti olarak belirlenmiştir. Bu kadarlık kuvveti oluşturan akım şiddetine 1 Amper denmiştir. Bu da yaklaşık 6.241 x 10^18 elektrona karşılık gelmektedir. Her ne kadar akım, Coulomb bölü zamansa ve Coulomb elektrik yük miktarını gösteriyorsa da, Uluslararası Birim Sisteminde elektrik özelliği için akım şiddeti amper temel birim, Coulomb ise türetilmiş birim olarak kabul edilmiştir. Ama şunu not edelim: Bu konu tartışmalıdır. Birçok kaynakta elektrik özelliği için akım yerine yükün esas alınmasının, dolayısıyla amper yerine coulombun temel birim olmasının daha mantıklı olacağı vurgulanmaktadır. Uzunluk için, ışığın vakum ortamında saniyenin 299 792 458 kesri zaman aralığında aldığı mesafe uzunluk ölçü birimi olarak kabul edilmiştir. Bu mesafeye 1 metre denmiştir. Zaman için ise, Sezyum 133 atomu elektronlarının iki enerji seviyesi arasındaki geçişten kaynaklanan ışıması için geçen sürenin 9 192 631 770 katı, ölçü birimi olarak alınmış ve bu süreye saniye denmiştir. Bunlar temel özelliklerdir. Belirlenen birimleri de temel birimler olarak geçmektedir. Kuvvet, momentum, hız, iş, güç, gerilim gibi özellikler de ortak özelliktir ama bunlar temel özelliklerden türetilmişlerdir. Birimleri de türetilmiş birim olarak geçer. Şu ana kadar birçok fizik kitabının yaptığı gibi, temel birim olarak 4 birimden bahsettik ama Uluslararası Birim Sisteminde 3 şey için daha birim tanımı yapılmış ve bu birimler de temel birim olarak adlandırılmıştır. Bunlardan ilki sıcaklıktır. Birimi kelvindir. Bir kelvin, suyun üçlü noktası denilen yani aynı anda katı, sıvı ve gaz halinde bulunabildiği sıcaklığının, 1 bölü 273,16’si olarak kabul edilmiştir. Bu üçlü noktanın santigrat derece karşılığı 0.01’dir. Kelvin, herhangi bir türetilmiş birim için temel birim değildir. Bir sonraki ise ışık şiddetidir. Birimi kandeladır. 1 kandela, Steradyan başına 1/683 Watt radyan şiddeti olan 540 x 10^12 hertz frekanslı monokromatik ışınım yayan bir kaynağın verilen bir yöndeki ışık şiddeti olarak tanımlanmıştır. Işıkölçer adı verilen cihazlar ile ölçümü yapılır. En sonuncusu ise madde miktarıdır. Birimi de moldür. 1 mol, 12 gram saf karbon 12 izotopundaki atom sayısı olarak belirlenmiştir. Bu da yaklaşık 6,02 x 10^23 sayısına eşittir. Buna Avogadro sayısı denmektedir.

Birim ile ilgili bir video

Bu kısa video’yu izleyerek Birim hakkında detaylı bilgi alabilirsiniz.

comments powered by Disqus