Fizik I dersi, temel fizik kavramlarını anlama ve uygulama becerisi kazandıran önemli bir giriş dersidir. Bu kapsamlı rehber, PHYS 101 sınavlarına hazırlanırken ihtiyaç duyacağınız tüm temel konuları, formülleri, çözümlü örnekleri ve stratejileri içermektedir. Mekanik, kinematik, dinamik ve enerji konularını detaylı şekilde ele alacağız.
1. Vektörler ve Skalerler
Fiziğin temel kavramları ve matematiksel araçları:
- Skaler Büyüklükler: Sadece büyüklüğü olan (kütle, sıcaklık, zaman)
- Vektörel Büyüklükler: Büyüklük ve yönü olan (kuvvet, hız, ivme)
- Vektör İşlemleri: Toplama, çıkarma, skaler ve vektörel çarpım
Örnek 1: Vektör Toplama
Verilen: A⃗ = 3î + 4ĵ, B⃗ = 2î - 1ĵ
Toplam: R⃗ = A⃗ + B⃗ = (3+2)î + (4-1)ĵ = 5î + 3ĵ
Büyüklük: |R⃗| = √(5² + 3²) = √(25 + 9) = √34 ≈ 5.83
Yön: θ = tan⁻¹(3/5) ≈ 30.96°2. Bir Boyutta Hareket
Kinematik temel denklemleri ve uygulamaları:
Temel Kinematik Denklemleri
1. v = v₀ + at
2. x = x₀ + v₀t + ½at²
3. v² = v₀² + 2a(x - x₀)
4. x = x₀ + ½(v₀ + v)t
Burada:
v₀ = başlangıç hızı
v = son hız
a = ivme
t = zaman
x₀ = başlangıç konumu
x = son konumÖrnek 2: Serbest Düşme
Bir cisim 80m yükseklikten serbest bırakılıyor.
Yere çarpma hızı nedir? (g = 9.8 m/s²)
Çözüm:
v² = v₀² + 2a(x - x₀)
v² = 0² + 2(9.8)(80 - 0)
v² = 1568
v = √1568 ≈ 39.6 m/s3. İki Boyutta Hareket
Eğik atış ve dairesel hareket:
Eğik Atış Denklemleri
Yatay bileşen (sabit hız):
x = v₀ₓt = (v₀cosθ)t
Düşey bileşen (ivmeli hareket):
y = v₀ᵧt - ½gt² = (v₀sinθ)t - ½gt²
Maksimum yükseklik:
h_max = (v₀²sin²θ)/(2g)
Menzil:
R = (v₀²sin2θ)/gÖrnek 3: Eğik Atış Hesaplaması
Top 20 m/s hızla 37° açıyla atılıyor.
Menzil ve maksimum yüksekliği bulunuz.
(sin37° = 0.6, cos37° = 0.8, g = 10 m/s²)
Menzil: R = (v₀²sin2θ)/g
R = (400 × sin74°)/10 = (400 × 0.96)/10 = 38.4 m
Maksimum yükseklik: h_max = (v₀²sin²θ)/(2g)
h_max = (400 × 0.36)/(20) = 144/20 = 7.2 m4. Newton’un Hareket Yasaları
Dinamiğin temel prensipleri:
- 1. Yasa (Eylemsizlik): Duran cisim durur, hareketli cisim sabit hızla hareket eder
- 2. Yasa (F = ma): Kuvvet, kütle ve ivme ilişkisi
- 3. Yasa (Etki-Tepki): Her etkiye eşit ve zıt tepki
Örnek 4: Newton’un 2. Yasası Uygulaması
5 kg kütleli cisme 20N'luk kuvvet uygulanıyor.
Sürtünme katsayısı 0.2 ise ivme nedir? (g = 10 m/s²)
Sürtünme kuvveti: f = μN = 0.2 × 5 × 10 = 10N
Net kuvvet: F_net = 20 - 10 = 10N
İvme: a = F_net/m = 10/5 = 2 m/s²5. İş, Enerji ve Güç
Enerji korunumu ve iş-enerji teoremi:
Temel Enerji Formülleri
Kinetik Enerji: KE = ½mv²
Potansiyel Enerji: PE = mgh
Esneklik Potansiyel Enerjisi: PE_esnek = ½kx²
İş: W = F⋅d⋅cosθ
Güç: P = W/t = F⋅vÖrnek 5: Enerji Korunumu
2 kg kütleli cisim 10m yükseklikten serbest bırakılıyor.
Yere ulaştığındaki hızı bulunuz. (g = 10 m/s²)
Enerji korunumu: mgh = ½mv²
2 × 10 × 10 = ½ × 2 × v²
200 = v²
v = √200 = 14.14 m/s6. İmpuls ve Momentum
Çarpışmalar ve momentum korunumu:
Momentum ve İmpuls Denklemleri
Momentum: p = mv
İmpuls: J = FΔt = Δp = mv - mv₀
Momentum Korunumu: m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁' + m₂v₂'Örnek 6: Esnek Olmayan Çarpışma
2 kg kütle 3 m/s, 3 kg kütle 1 m/s hızlarla çarpışıyor.
Birlikte hareket eden kütlenin hızı nedir?
Momentum korunumu:
m₁v₁ + m₂v₂ = (m₁ + m₂)v'
2×3 + 3×1 = (2+3)v'
6 + 3 = 5v'
v' = 9/5 = 1.8 m/s7. Dönme Hareketi
Açısal kinematik ve dinamik:
Dönme Hareketi Denklemleri
Açısal hız: ω = Δθ/Δt
Açısal ivme: α = Δω/Δt
Dönme kinematiği: ω = ω₀ + αt
Momentum: L = Iω
Tork: τ = Iα = rFsinθ8. Statik Denge
Kuvvetlerin ve torkların dengesi:
- Kuvvet Dengesi: ΣFₓ = 0, ΣFᵧ = 0
- Tork Dengesi: Στ = 0
Örnek 7: Kaldıraç Problemi
2m uzunluğunda homojen çubuk, ortasından desteklenmiş.
Sağ uca 30N, sol uca 20N asılırsa denge durumu?
Tork hesabı (destek noktasına göre):
Sağ taraf tork: 30N × 1m = 30 Nm (saat yönü)
Sol taraf tork: 20N × 1m = 20 Nm (saat yönü tersi)
Net tork: 30 - 20 = 10 Nm (saat yönünde)
Sistem dengede değil, sağ taraf aşağı iner.9. Sınav Stratejileri ve İpuçları
PHYS 101 sınavlarında başarı için öneriler:
- Kavramları Anlama: Formülleri ezberlemek yerine anlamaya çalışın
- Birim Kontrolü: Tüm hesaplamalarda birimleri kontrol edin
- Vektör Çizimleri: Problemleri çözerken serbest cisim diyagramı çizin
- Zaman Yönetimi: Kolay sorulardan başlayın
- Formül Listesi: Önemli formülleri önceden hazırlayın
10. Sık Yapılan Hatalar
Fizik sınavlarında dikkat edilmesi gereken noktalar:
- Vektör ve skaler büyüklükleri karıştırmak
- Enerji korunumunda sürtünmeyi unutmak
- Birim dönüşümlerinde hata yapmak
- Koordinat sistemini yanlış seçmek
- Serbest cisim diyagramını eksik çizmek
11. Çalışma Kaynakları ve Öneriler
PHYS 101 için faydalı kaynaklar:
- “University Physics” – Young ve Freedman
- Khan Academy Physics serisi
- MIT OpenCourseWare fizik dersleri
- Geçmiş yılların sınav soruları
- Fizik laboratuvar deney raporları
Akademik Destek ve Danışmanlık
Fizik ödevlerinizde ve sınav hazırlıklarınızda profesyonel ödev yaptırma hizmetlerimizden yararlanabilirsiniz. Karmaşık fiziksel modelleme problemleri için uzman danışmanlık alabilirsiniz.
Sonuç: Fiziksel Düşünme Becerisi
PHYS 101 Fizik I dersi, sadece formül ve denklemlerden ibaret değildir. Bu ders, fiziksel olayları anlama, analiz etme ve problem çözme becerilerinizi geliştirmeniz için mükemmel bir fırsattır. Düzenli çalışma, bol pratik ve kavramları derinlemesine anlama ile fizikte başarılı olabilirsiniz.
Akademik yolculuğunuzda ihtiyaç duyduğunuz her konuda akademi danışmanlığı hizmetlerimizle yanınızdayız. Fizik sınavlarınızda başarılar dileriz!
