Ölçme, Birim Sistemleri ve Fiziksel Büyüklükler

Herhangi bir fiziksel büyüklüğün ölçülmesi demek, o büyüklük cinsinden seçilen bir birimin ölçülecek büyüklük içinde kaç kez bulunduğunun sayılması demektir. Yani ölçme, bir sayma işlemidir.

Bir büyüklüğü ölçmek için karşılaştırma amacıyla seçilen aynı cinsten büyüklüklere birim denir. Ölçülecek fiziksel büyüklüklerin çokluğu ve aynı zamanda değişlik olmaları, az sayıda temel birimlere dayanan birim sistemlerinin kurulması gereksinimine yol açmıştır.

Keyfi seçilen temel büyüklükler ile tanımları bu temel büyüklüklerden türetilmiş büyüklüklerden oluşan sistemlere birim sistemleri denir.

• FPS [foot-pound(libre)-saniye] sistemi,
•  MKS (metre-kilogram kuvvet-saniye) sistemi,
•  CGS (santimetre-gram-saniye) sistemi,
•  MKSA (metre-kilogram-saniye-amper) sistemi ve
•  SI sistemidir.

FPS [foot-pound(libre)-saniye] sistemi

System International d’Units kelimelerinin kısaltılmış olan, (SI) adı verilen bu birim sistemi tüm dünyada bilim alanında yaygın olarak kabul görmüş birim sistemidir.

1. Uzunluk- Metre- m
2. Kütle- Kilogram- kg
3. Zaman- Saniye- s
4. Elektrik akımı- amper- A
5. Termodinamik sıcaklık- kelvin- K
6. Aydınlanma şiddeti- Candela- cd
7. Madde miktarı- mole-mol

•  Açı- Radyan- rad
•  Katı açı (uzay açı)- steradyan- sr

Bu tür büyüklükler temel ve yardımcı birimlerin birlikte kullanılmasıyla oluşmuş ve hız, uzunluk gibi diğer büyüklükleri açıklamada kullanılan birimlerdir.

•  1 inch(in)=1/12 foot= 2,54 cm = 0,0254 m
•  1 foot(ft)=30,48 cm= 0,3048 m
•  1 yard(yd)=3 foot(ft)= 91,44 cm = 0,9144 m
•  1 mile(mi)=1760 yard(yd)= 1609 m
•  1ounce(oz)=1/16 pound(lb)= 28,4 g = 0,0284 kg
•  1 pound(lb)=0,454 kg= 454 g
•  1 stone = 14 lb=6,35 kg

Toplamı 90 derce olan açılara denir.

Bir ABC dik üçgeninde bir dar açının;

•  Sinüsü; karşı dik kenar uzunluğunun hipotenüs uzunluğuna oranı,
•  Kosinüsü; komşu dik kenar uzunluğunun hipotenüs uzunluğuna oranı,
•  Tanjantı; karşı dik kenar uzunluğunun komşu dik kenar uzunluğuna oranı,
•  Kotanjantı; komşu dik kenar uzunluğunun karşı dik kenar uzunluğuna oranı olarak tanımlanır.

Üç ayrıt gibi bir noktada kesişen ve birbirlerine dik olan üç doğrunun oluşturduğu sisteme kartezyen koordinat sistemi denir. Bu sistemde doğruların kesim noktası O harfiyle gösterilir ve orijin adını alır. Üç doğru ise x, y, z eksenleri adını alır. Bu eksenler ikişer ikişer bir düzlem belirtirler: Bunlar xy düzlemi, xz düzlemi, yz düzlemidir. Bir noktanın x, y, z koordinatları sırasıyla yz, xz, xy düzlemine olan dik uzaklıklardır

Fizikte kullanılan büyüklükler genel özellikleri bakımından “skaler” ve “vektörel” büyüklükler olmak üzere ikiye ayrılırlar.

Sayısal büyüklüğü ve birimi verildiğinde, tam olarak anlam kazanan büyüklüklere denir. Kütle, hacim, zaman, iş, elektrik akımı vb. Skaler büyüklüklere örnek olarak gösterilebilir.

Sayısal büyüklüğü ve birimi yanında doğrultu ve yönü de verildiğinde anlam kazanan büyüklüklere vektörel büyüklükler denir. Hız, kuvvet, ivme, kuvvet momenti, elektrik alan, manyetik alan, vb fiziksel büyüklükler vektörel büyüklüklerdir.

Vektör bir okla temsil edilir. Dört özelliği şunlardır:

•  Doğrultu
•  Yön
• Büyüklük
• Başlangıç ve bitiş

BA vektörü olarak ifade edilir ve aynı büyüklükte olmasına rağmen AB vektörünün zıttıdır.

Skalerlerin toplamı reel sayıların toplamıyla aynıdır. Ancak vektörlerin kendilerine özgü toplamaları vardır.

Toplanacak vektörler paralel veya aynı doğrultuya sahipse iki durum söz konusudur.

• Vektörler aynı yöne sahipse toplam vektör, bu vektörler yönünde ve büyüklüğü vektörlerin büyüklüklerinin toplamı kadar olan vektördür.
•  Vektörler zıt yöne sahipse toplam vektör, büyük vektör yönünde ve büyüklüğü vektörlerin büyüklükleri farkı kadar olan bir vektördür.

Buna vektör toplamı değişme özelliği denir.

Doğrultuları arasında belirli bir açı olan iki vektörün toplanması için iki farklı kural vardır. Bunlar “Paralelkenar Kuralı” ve “Üçgen Kuralı” olarak bilinir.

Toplanacak vektör sayısı ikiden fazlaysa ilk olarak az önce öğrendiğimiz kuralların birini kullanarak vektörlerden herhangi ikisi toplanır. Toplam vektörle üçüncü vektör toplanır ve böylece devam edilir. Başka bir yöntemde ise, verilen birçok vektörün toplamını bulmak için vektörleri, birinin başlangıcı diğerinin ucuna gelecek şekilde uç uca ekleriz. İlk vektörün başlangıç noktasından başlayarak sonuncu vektörün ucuna yönelen vektör bize toplam vektörü verir.