Astrofizik

Son güncelleme: 16.10.2008 21:16
  • GENEL BAKIŞ

    Astronomi
    Evrenin tekliği hakkında bildiklerimiz üzerine araştırmalar.

    ıncelenecek bazı baslıklar:

    ön yıldız (Ata yıldız) & normal yıldızlar

    Galaksiler & Kuazarlar

    Baska Dünya'larda yaşam olasılıkları

    Beyaz cüceler, nötron yıldızları & kara delikler

    Evreni yöneten güçler ve bu güçlerin kaynakları

    Bazı Temel Sorular


    Doğa ve evreni yöneten temel yasalar nelerdir?

    Evrende bulunan herşey nasıl ortaya çıktı?

    Evreni yöneten güçler nelerdir?

    Ders'in ana hedefleri


    Astronomi'yi ögrenmek

    Bilimsel yöntemin anlaşılması ve uygulanması

    Kritik düşünebilmenin uygulaması

    Fizik öğrenmek

    Kendimiz ve gezegenimiz Dünya hakkında perspektif kazanmak

    Bilimsel Düşünebilme

    Soru sormak: Nasil, nereye, nicin, ...

    Objektif olma

    çıkarımları kullanarak karar verebilmek

    Anlamlı hesaplamalar yapabilme

    Dersin Filozofisi


    Astronomiyi öğrenmek fakat sadece astronomi hakkında öğrenmek degil.

    "Bana anlat fakat unutabilirim; bana göster fakat belki hatırlayabilirim; beni derinliklerine götür o zaman anlayabilirim."
    - çin Atasötü

    Uzayda Gezinti

    Işığın hızı= 186,000 mil/sn = 300,000 km/sn

    Işığın hızı temel hız limitidir.

    Bize bilgi taşınmasındaki en hızlı yoldur.

    Işığın ulaşma zamanı

    Yer-Ay: 1 saniye

    Güneş-Yer: 8 dakika

    Güneş-Pluto: 6.5 saat

    Güneş-Alpha Centauri: 4.3 yıl

    Güneş-Galaktik merkez: 35,000 yıl

    Güneş-Andromeda Galaksisi: 2,200,000 yıl

    Işık Yılı

    Bir ışık yılı, ışığın bir yılda katettiği uzaklıktır.

    Bir ışık yılı (IY) = 9.3x1012 km

    Bir ışık yılı ne kadar uzaklığa karsılık gelmektedir?

    65 mph hızıyla haraket edilmesi halinde 1 Iy yol katetmek icin 10 milyon yılın geçmesi gerekiyor.

    Evrende bulunan cisimler

    Gezegenler (ve biz!)

    "Yıdızlar"

    Ata yıldızlar, Normal yıldızlar, Kırmızı devler, Beyaz cüceler, Kara delikler

    Yıldızlararası bulutlar (gaz ve toz)

    "Galaksiler"

    Normal, Radyo, Aktif Galaksiler

    Kuazarlar ve Aşırı Parlak Galaksiler

    BAKIŞ AÇILARI
    Dersin Amacı

    Temel fiziksel parametrelerin neler olduğuna bir bakış:

    Ne kadar büyük, ne kadar uzun, ne kadar hızlı, ne kadar yoğun, vd. ...

    Terminoloji ve bu dilin öğrenilmesi.

    Ancak bundan sonra astronomik bilgilerin anlaşılabilmesi mümkün olabilecektir.

    Temel Birimler

    Bütün fiziksel büyüklüklerin birimi vardır. Bunlardan kullandığımız dört temel birim:

    ZAMAN: saniye, saat, yıl, ...

    UZAKLIK: cm, m, ışık yılı, ...

    KÜTLE: gm, kg, ...

    SICAKLIK: Santigrad, Kelvin

    Örnekler

    Zaman

    1 yıl = 3.15x107sn

    ~2.5x109 sn bir ömür boyu

    Uzaklık/Büyüklük

    BaŞ Parmak: 2 cm = 0.02 m

    Kum tanesi: 1 mm = 10-3 m

    Atom: 10-10 m (1 A = 1 Angstrom)

    Çekirdek: 10-15 m (1 Fermi)

    Yer'in Çapı: 12,800 km

    Astronomik Uzaklıklar


    Astronomi Birimi (AB) = Yer-Güneş uzaklığı = 1.5x1011 m

    Işık yılı (Iy) = 63240 AB = 9.5x1015 m

    Parsek (pc) = 206265 AB = 3.1x1016 m = 3.26 Iy

    Kütle


    Bir cisimdeki maddenin miktarının bir olÇüsü -- Ağırlık Değil!

    Bir cismin kütlesi Yer'de veya uzayda değişmez fakat o cismin ağırlığı Çekim gücüne bağlıdır.

    noimage

    Bu durumda


    Kütle bir cismin Çekimden bağımsız olarak karakterize edilmesini sağlar.

    Ağırlık ise bir cismin ivmeye karşı koyma kuvvetidir.

    Bir cismin ne şiddetde hareket etmesini sağlamada yada yönünü değiştirmesini sağlaması.

    Sıcaklık

    Bir cismin iÇsel hareketini karakterize eder.

    Örneğin: Bir kutudaki hava'nın

    ParÇacıklar (moleküller) sıcaklık arttikÇa daha hızla hareket ederler.

    Sıcaklığın bir alt limiti vardir ki bu limite Mutlak Sıfır adı verilir.
    Sıcaklık Skalası

    Celsius (Santigrad)

    0 C = Suyun donma noktası

    100 C = Suyun buharlaşma noktası

    Kelvin

    0 K = Mutlak Sıfır (-273.2 C)

    K = C + 273

    Fahrenheit: C = (5/9)*(F - 32)
    noimage


    Hesaplanan Birimler

    Temel birimlerin bileşimlerinden ortaya Çıkarlar.

    Birşeyler hakkında daha basit konuşabilme amacıyle kullanılır.

    Bunlardan bazıları:

    hiz, ivme, aÇılar ve yoğunluk

    kuvvet, basınÇ, enerji ve güÇ

    ıŞınım gücü'dür

    Hız ve ıvme örnekleri

    Hız

    Yürüme: 3-5 mph = 1.3-2.2 m/sn

    KoŞma: 25 mph = 11 m/sn

    Yer'in Güneş etrafındaki hızı: Ê 30 km/sn

    ıvme

    örn: 0 ile 60 mph arasında 10 saniyede

    ulaşmak iÇin => 2.7 m/sn2

    Örn: Yer Çekimi bir cismi 9.8 m/sn2 ölÇüsünde ivmelendirir.

    Açısal Büyüklük ve Yoğunluk örnekleri

    AÇısal büyüklük

    Ay & Güneş: 30 yay dakikası

    Jüpiter: 30 ile 49 yay saniyesi

    Pluto: ~ 0.1 yay saniyesi

    Göz'ün ayırma gücü: ~1 yay dakikası

    Yoğunluk: kütle/hacim (g/cm3)


    birim hacimdeki kütlenin (yada parçacık sayısının) bir ölçüsüdür.
    Yoğunluk Örnekleri

    noimage

    Yoğunluk ve Kütle

    kütle = yoğunluk x hacim
    örnekler

    3.8 litre Suyun: Ê Ê

    kütle= 3.8 kg => 8.4 lbs

    3 x 4 x 8 inch (96 in3) altın kalıbı 30 kg

    Kuvvet: F = m*a yada a = F/m

    Kuvvet bir cismin hızını değiŞtirebilme yetisine sahiptir (hem hız olarak hemde yön olarak).

    1 dyne = g-cm/s2

    1 Newton = kg-m/s2 = 105 dyn = 0.2248 lb

    Isaac Newton anısına adlandırılmıştır.

    Kuvvetler ivmeye neden olurlar.

    Kuvvet'e örnekler

    Sürtünme (Elektromanyetik güç)

    Çekimsel

    Yer'in çekim gücü: 980 g-cm/sn2

    GENEL BAKIŞDersin Amacı


    Çok yönlü tartışmayı öğrenmek

    Basınç, Enerji, Güç, Işınımgücü

    Maddenin özelliklerinin tartışılması

    Atomlar, İzotoplar ve Moleküller

    Doğanın güçleri

    Çekimsel, E-M, Güçlü ve Zayıf

    Bilimsel Yöntem

    Basınç: güç/alan


    1 Pa = kg/(m*sn2) = N / m2 (Blaise Pascal'ın anısına)

    1 atmosfer = 14.7 lb/in2 = ~100 kPa = 1 bar = 760 mm Hg (Hg Cıvaelementinin kimyasal gösterimidir) =29.92 inç Hg
    Basınç Örnekleri


    50,000 Pa: 50 kg ağırlığındaki bir kişinin normal ayakkabı ile yüzeye yaptığı basınç


    5x106 Pa: 50 kg ağırlığındaki bir kişinin yüksek topuklu olması durumunda


    5x106 Pa: 5 ton ağırlığındaki bir kamyonun yol'a yaptığı basınç


    Enerji: kuvvet*yol

    İş yapabilme yeteneği.

    Kinetik: Hareket enerjisi (KE)

    Potansiyel: Saklı (Gizli) enerji (PE)

    Enerji birimleri

    1 Joul (J) = N-m (James Joule'ın anısına)

    1 erg = dyn-cm = 10-7 J

    1 kalori = 4.186 J

    1 kilokalori = 1 Kalori
    Enerji Örnekleri

    8.4x106 J = 2000 Kalori = Vücudumuzun bir günde harcadığı enerji

    330,000 J = 1.136 litre suyu buharlaştırır

    330,000 J = 60 W'lık bir lambayı 1.5 saat süresince yakabilmektedir

    400,000 J = 60 mph hızındaki 1 ton ağırlığındaki bir arabanın enerjisi
    Başka Enerji Örnekleri

    1 erg = Yer'e düşen bir kar tanesinin enerjisi.

    1000 J = Bir futbol maçında ortaya çıkan enerji

    4x109 J = 1 ton TNT

    1015 J = Nükleer patlama (250 kiloton TNT)

    1025 J = Güneş Patlaması


    Güç: enerji/zaman

    Enerjinin kullanılma oranı (yada iş yapabilme yeteneği).

    Watt (W) = 1 Joul/sn = 107 erg/sn

    Örnekler

    1 kW/m2 = Yer'e çarpan Güneş gücü

    100 W = Vücudumuzun ihtiyaç duyduğu enerji miktarı

    100 W ampül- sadece gücün 1/5'i ışık üretimi için hacanmakta geriye kalan enerji ampül'ün ısınması için harcanmaktadır

    Işınımgücü

    Işınımgücü bir cisim tarafından salınan güçtür (enerji/sn).

    Bir cisim tarafından sürekli bir şekilde yayınlanan toplam enerji:

    Toplam Enerji= Işınımgücü x Ömür süresi
    Degişik Cisimlerin Enerjileri

    noimage

    Hesaplamalarda kullanılan birimler

    Daima birimleri kullanın.

    birim kullanılmaması durumunda cevabın ne olduğu anlasılamaz.

    Bir cevaptan süpheleniyorsanız:

    Birimleri doğrumu?

    Cevap icin hangi ölçüde bir büyüklüğün olmasını bekliyorsunuz?
    gibi soruları kendinize sormanız gerekiyor.


    Birim Kısaltmaları

    noimage


    Atomlar

    Atom => "indivisible"

    Madde atomlardan oluşmaktadır.

    Sabit hareketli çok küçük parçacıklar.

    Bir parmağınızda yaklaşık 1024 atom bulunmaktadır


    Farklı atomlar => farklı elementleri oluşturur

    Hidrojen: En basit ve en bol bulunan atomdur
    Helyum: Bir sonraki en bol bulunan elementtir

    Atomların Bazı Özellikleri

    Atomlar içsel olarak nötr (yüksüz) haldedirler

    # protonlar = # elektronlar

    Atomlar küçük ve çoğunlukla boşluktan oluşurlar.

    Çekirdeğin boyutu= 10-15 m

    Atomun boyutu= 1 x 10-10 to 2 x 10-10 m

    Eger çekirdek 1 mm olsaydı elektronlar 100 m'den daha uzakta yer alacaktı!
    Atomlarla ilgili başka örnekler

    Karbon - yaşam için önemlidir

    6 p+, 6 n, 6 e-

    Demir- en kalıcı elementtir

    26 p+, 30 n, 26 e-
    Uranyum

    92 p+, 146 n, 92 e-


    Doğal olarak oluşan en ağir elementtir.

    Radyoaktif'tir - kararsızdır
    İzotoplar

    Bir elementin izotopu, aynı sayıda proton'a fakat farklı sayıda nötron'a saptir.

    Örneğin:

    U-238: 92 p+, 146 n, 92 e-

    U-235: 92 p+, 143 n, 92 e-


    Moleküller

    Kimyasal olarak birleşmiş atomlardır.

    Örneğin-

    Su: H2O

    2 Hidrojen atomu ile 1 Oksijen atomu

    Elektronlar H-atomaları ile O-atomları arasında ortak kullanılır yani paylaşılır.

    noimage
    Çekim

    Fazla kütle => daha güçlü etkilenme
    Newton - 1667

    F = Etkileme gücü (Newton)
    G = 6.67 x 10-11 m3kg-1sn-2
    m1 , m2 = kütleler (kg)

    d = cisimler arasındaki mesafe (m)

    noimage



    Atomlar

    Atom => "indivisible"

    Madde atomlardan oluşmaktadır.

    Sabit hareketli çok küçük parçacıklar.

    Bir parmağınızda yaklaşık 1024 atom bulunmaktadır


    Farklı atomlar => farklı elementleri oluşturur

    Hidrojen: En basit ve en bol bulunan atomdur
    Helyum: Bir sonraki en bol bulunan elementtir

    Atomların Bazı Özellikleri

    Atomlar içsel olarak nötr (yüksüz) haldedirler

    # protonlar = # elektronlar

    Atomlar küçük ve çoğunlukla boşluktan oluşurlar.

    Çekirdeğin boyutu= 10-15 m

    Atomun boyutu= 1 x 10-10 to 2 x 10-10 m

    Eger çekirdek 1 mm olsaydı elektronlar 100 m'den daha uzakta yer alacaktı!
    Atomlarla ilgili başka örnekler

    Karbon - yaşam için önemlidir

    6 p+, 6 n, 6 e-

    Demir- en kalıcı elementtir

    26 p+, 30 n, 26 e-
    Uranyum

    92 p+, 146 n, 92 e-


    Doğal olarak oluşan en ağir elementtir.

    Radyoaktif'tir - kararsızdır
    İzotoplar

    Bir elementin izotopu, aynı sayıda proton'a fakat farklı sayıda nötron'a saptir.

    Örneğin:

    U-238: 92 p+, 146 n, 92 e-

    U-235: 92 p+, 143 n, 92 e-


    Moleküller

    Kimyasal olarak birleşmiş atomlardır.

    Örneğin-

    Su: H2O

    2 Hidrojen atomu ile 1 Oksijen atomu

    Elektronlar H-atomaları ile O-atomları arasında ortak kullanılır yani paylaşılır.

    noimage
    Çekim

    Fazla kütle => daha güçlü etkilenme
    Newton - 1667

    F = Etkileme gücü (Newton)
    G = 6.67 x 10-11 m3kg-1sn-2
    m1 , m2 = kütleler (kg)

    d = cisimler arasındaki mesafe (m)

    noimage
#16.10.2008 21:16 0 0 0