Fizik I · 3. Ünite: İki ve Üç Boyutta Kinematik; Vektörler

Vektörler ve Skalerler

Fiziksel niceliklerin bir kısmı yalnızca bir sayı ve birimle, bir kısmı ise sayı, birim ve yönle tanımlanır. Bu ayrım, "kuzeye 3 m, sonra doğuya 4 m yürüyen birinin ne kadar yol aldığı" ile "başlangıç noktasından ne kadar uzaklaştığı" sorularının neden farklı yanıtlar verdiğini açıklar. Bu konunun sonunda bir niceliği skaler ya da vektör olarak sınıflandırabilir, yol ile yer değiştirmeyi ayırt edebilir ve vektörün büyüklüğünün koordinat sisteminden bağımsız olduğunu gösterebilirsiniz.

Öğrenme hedefleri

Konu anlatımı

  1. Bağlam: "Ne kadar yürüdün?" ile "Ne kadar uzaklaştın?"

  2. Skaler ve vektörel nicelikler

  3. Yol, yer değiştirme, sürat ve hız

  4. Vektörün koordinat sisteminden bağımsızlığı

  5. Çözümlü örnekler

  6. Simülasyonda gözlem: yol, yer değiştirme ve sınıflandırma

  7. Sık yapılan hatalar ve kavram yanılgıları

  8. Bağlantılar ve özet

Anahtar terimler

Skaler (scalar)
Yalnızca büyüklük (sayı ve birim) ile tanımlanan, yönü olmayan nicelik; sıradan aritmetikle işlem görür.
Vektör (vector)
Büyüklük, doğrultu ve yönü olan; vektör cebiri kurallarına uyan nicelik.
Büyüklük (magnitude)
Bir vektörün yönsüz sayısal değeri; her zaman sıfır ya da pozitiftir.
Yer değiştirme (displacement)
Başlangıç konumundan bitiş konumuna giden vektör; güzergâhtan bağımsızdır.
Yol (path length)
Güzergâh boyunca alınan toplam uzunluk; skalerdir ve yer değiştirmenin büyüklüğünden küçük olamaz.
Sürat (speed)
Hız vektörünün büyüklüğü; ortalama sürat, toplam yolun zamana oranıdır.
Sıfır vektör (null vector)
Büyüklüğü sıfır olan, yönü tanımsız vektör.
Vektör eşitliği
Büyüklükleri ve yönleri aynı olan iki vektör, başlangıç noktaları farklı olsa da eşittir.

Örnek soru

Aşağıdaki fiziksel niceliklerden hangisi skalerdir?

  1. Momentum
  2. İvme
  3. Kinetik enerji
  4. Tork
  5. Elektrik alan

Doğru cevap: C

Çözüm

1. Skaler, yalnızca büyüklükle (sayı ve birim) tanımlanan niceliktir.
2. $K = \tfrac{1}{2}mv^2$ ifadesinde yalnızca $v$'nin karesi (büyüklüğü) yer alır; yön bilgisi kalmaz. Kinetik enerji bu yüzden skalerdir.
3. Momentum ($m\vec{v}$), ivme ($d\vec{v}/dt$), tork ($\vec{r}\times\vec{F}$) ve elektrik alan ($\vec{F}/q$) yönü olan vektörel niceliklerdir.
Sonuç: kinetik enerji. En sık yanlış: momentum. Momentum da kütle ve hızdan oluşur, ama hız vektör olduğu için çarpım vektör kalır; enerjide ise hızın karesi alındığından yön kaybolur.

Fizik I: tüm konular