Temel Büyüklük Nedir? Temel Büyüklükler Nelerdir?

Birim kavramı ve birim sistemleri

Temel büyüklükleri detaylı incelemeye başlamadan önce birim kavramından bahsetmeliyiz. Bir büyüklüğü ölçmek ve ifade etmek için seçilen aynı cinsten büyüklüklere “birim” adı verilir. Temel büyüklükler ve bu temel büyüklükler kullanılarak oluşturulmuş türetilmiş büyüklükleri içeren sistemlere “birim sistemi” adı verilir.

Yaygın olarak kullanılan 3 adet birim sistemi vardır. Bunlar:

FPS (foot-pound-saniye): FPS birim sistemi zaman zaman karşınıza “İngiliz Birim Sistemi” olarak da çıkabilir. Bu birim sisteminde, uzunluk foot (ft), ağırlık pound (lb) zaman ise saniye (s) birimleriyle ölçülür.

CGS (santimetre-gram-saniye): Bu birim sisteminde uzunluk birimi olarak santimetre (cm), ağırlık birimi olarak gram (g), zaman birimi olarak ise saniye (s) kullanılır. Geçmişte bilim ve mühendislik uygulamalarında yaygın şekilde kullanılsa da yerini büyük ölçüde SI birim sistemine bırakmıştır. Ancak halen bazı alanlarda SI ve CGS sistemleri arasında dönüşüm yapmak kolaylık sağlayabiliyor. Örneğin elektromanyetizmada ve astrofizikte bazı denklemler CGS birim sistemiyle daha kolay şekilde ifade edilebilir.

MKS (metre-kilogram-saniye): MKS sisteminin bir diğer adı da bizim bu yazıda temel büyüklükleri incelerken kullanacağımız SI birim sistemidir. Bu birim sisteminde uzunluk birimi olarak metre (m), ağırlık birimi olarak kilogram (kg), zaman birimi olarak ise saniye (s) kullanılır.

Biz bu yazıda temel büyüklükler dediğimizde, Uluslararası Birimler Sistemi (SI) dediğimiz, bütün dünyada en yaygın biçimde kullanılan birim sisteminden bahsedeceğiz. Aynı zamanda SI birim sistemi, bilim ve teknolojide en yaygın kullanılan birim sistemidir.

SI birim sisteminde tanımlanmış yedi tane temel büyüklük vardır. Bunlar, kütle, ışık şiddeti, sıcaklık, akım şiddeti, madde miktarı, uzunluk ve zamandır. Peki bu temel büyüklükler ve birimleri nelerdir? Ayrıca ne işimize yararlar? Gelin beraber inceleyelim.

Temel büyüklükler nelerdir?

7 temel büyüklük vardır. Bunlar sembolleri ve SI’ya göre birimleri aşağıda listelenmiştir:

1. Kütle: Kütleyi, skaler büyüklükler yazımızdan hatırlayacağınız üzere, bir nesnenin herhangi bir kuvvet tarafından ivmelenmeye karşı gösterdiği direnç olarak tanımlamıştık. SI birim sisteminde kütle için kilogram (kg) birimini kullanıyoruz. Daha önce merak etmiş olabileceğiniz bir soruyu soracağım şimdi. İnsanlar 1 kilogramın “1 kilogram” olduğunu nereden biliyor?

Bir ölçüm yaptığımızda, o ölçüme bir birim atamak için aynı cinsten bir büyüklükle karşılaştırmamız gerekiyor aslında. Dolayısıyla elimizde iyi tanımlanmış ve “Bu nesne tam olarak 1 kilogramdır” denilen bir nicelik olmalı. İşte bu nicelik, uzun yıllar boyu 39 mm uzunluğunda ve 39 mm çapında platinyum-iridyum alaşımı bir nesnenin kütlesi olarak tanımlandı.

2. Işık şiddeti: Işık şiddeti, basitçe bir ışık kaynağının gözlerimize ne kadar parlak göründüğünün bir ölçütü olarak tanımlanabilir fakat biraz eksik bir tanım yapmış oluruz. SI birim sisteminde ya da bir temel büyüklük olarak ışık şiddeti, bir ışık kaynağının belirli bir yönde ve açıda yaydığı ışığın yoğunluğunu ifade eder. Işık şiddeti için candela (cd) birimini kullanırız.

3. Sıcaklık: Sıcaklık, bir maddeyi oluşturan parçacıkların ortalama kinetik enerjisi olarak tanımlanabilir. Basitçe, bir nesnenin ne kadar sıcak ya da soğuk olduğunun bir ölçütüdür diyebiliriz. SI birim sisteminde sıcaklık için kelvin (K) birimini kullanırız. Kelvin, alışık olduğumuz celsius (°C) ölçeğinden biraz farklıdır.

Yine basit bir tanımla, kelvin ölçeğinin sıfır noktası, yani , teorik olarak parçacıkların ortalama kinetik enerjisinin en az olduğu noktayı ifade eder. Bu noktaya aynı zamanda “mutlak sıfır noktası” da denir ve Celsius ölçeğinde yaklaşık olarak -273 °C sıcaklığa karşılık gelir.

4. Akım şiddeti: Akım şiddeti, bir iletkenin bir kesitinden birim zamanda geçen elektriksel yük miktarını ifade eder. SI birim sisteminde temel bir büyüklük olarak tanımlanır ve amper (A) birimiyle gösterilir.

5. Madde miktarı: Bir maddenin sahip olduğu parçacıkların Avogadro sabiti dediğimiz sabite oranı olarak tanımlanabilir. Madde miktarı özetle maddenin içerdiği parçacık miktarıyla orantılı bir büyüklüktür ve temel bir büyüklük olarak tanımlanmıştır. Burada parçacıktan kastımız genellikle moleküller, atomlar ya da iyonlardır. Madde miktarını ifade etmek için mol birimini kullanırız. 1 mol madde, Avogadro sabiti (6.02×10²³) kadar parçacık içerir.

6. Uzunluk: Uzunluğu bir cismin boyutlarını ifade eden büyüklük olarak tanımlayabiliriz. Bu boyutlar en, boy ya da yükseklik olabilir. SI birim sisteminde uzunluk birimi olarak metre (m) kullanıyoruz. Peki biz tam olarak neye “1 metre” diyoruz? Bir nesneyi metreyle ölçtüğümüzde metrenin üzerinde 3 rakamını görüyoruz ve “Bu nesne 3 metredir.” diyoruz değil mi? Peki 3 metrenin tam olarak o kadar olduğu neye göre belirleniyor?

Bu sorunun cevabı aslında ışık hızında yatıyor. Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı tarafından 1 metrelik uzunluk, “ışığın uzayda saniyenin 299792458 de biri kadar sürede aldığı yol” olarak tanımlanıyor. Dolayısıyla uzunluk ölçümlerinde uluslararası olarak bu ölçütü standart olarak kabul ediyoruz.

7. Zaman: Zaman, hepimizin aşina olduğu gibi, olayların ilerleyişinin, değişimlerin ya da hareketlerin ne kadar sürede gerçekleştiğinin bir ölçütüdür. İki olay arasında geçen süre, bir cismin ne kadar süre boyunca hareket ettiği ya da bir deneyin ne kadar sürede gerçekleştiği zaman büyüklüğüyle ifade edilir. SI birim sisteminde zamanı ifade etmek için saniye (s) birimini kullanırız.

Bu yedi niceliği temel büyüklükler olarak adlandırmamızın ana sebebi, bu büyüklüklerin ölçülmesi ve ifade edilmesinde başka bir niceliğin ölçülmesine ihtiyaç duyulmamasıdır. Tek başına ölçülebilir ve ifade edilebilirler. Bunu bir örnekle daha iyi açıklayalım.

Örneğin, sürat birimi olarak metre/saniye kullanırız. Çünkü sürat, bir cismin birim zamanda kaç metre yol aldığını gösteren bir niceliktir değil mi? Gördüğünüz gibi burada iki ayrı temel büyüklüğü, uzunluk ve zamanı kullanarak bir büyüklük türettik. Sürati ölçmek ve ifade etmek için iki ayrı temel büyüklüğe ihtiyacımız var. Yukarıda detaylı şekilde incelediğimiz yedi büyüklük, ölçülmeleri için başka bir büyüklüğe ihtiyaç duyulmayan, tek başına ölçülebilen büyüklükler olmaları sebebiyle temel büyüklükler olarak adlandırılır.

Temel büyüklükleri nasıl ölçeriz?

7 temel büyüklüğün her biri için farklı ölçüm yöntemleri vardır. Peki bu ölçüm yöntemleri nelerdir? Yani temel büyüklükleri nasıl ölçeriz? Bu ölçüm yöntemlerinden bahsetmemiz gerekirse:

Özetle, temel büyüklükler birbirleri yerine kullanılamayan ve kendi başlarına ölçülebilen büyüklüklerdir. Hiçbir temel büyüklüğü, bir başka temel büyüklük cinsinden ifade edemeyiz.

Ancak bu yedi temel büyüklük kullanılarak, başka fiziksel nicelikleri ifade etmek için birtakım büyüklükler geliştirilmiştir. Bu büyüklüklere türetilmiş büyüklükler diyoruz. Türetilmiş büyüklüklerin detaylarına bir sonraki yazımızda detaylı olarak değineceğiz. Bu yazıda temel büyüklükler nelerdir ve nasıl ölçülürler sorularının yanıtlarını vermeye çalıştık.

Temel büyüklüklerle ilgili sıkça sorulan sorular

Kaç tane temel büyüklük vardır?

Temel büyüklükler, SI birim sistemine göre kütle, ışık şiddeti, sıcaklık, akım şiddeti, madde miktarı, uzunluk ve zaman olmak üzere yedi tanedir.

Temel büyüklük birimleri nelerdir?

Temel büyüklüklerin birimleri kilogram, candela, kelvin, amper, mol, metre ve saniye olarak sıralanabilir.

Temel büyüklükler nasıl kodlanır?

Temel büyüklükler, kütle, ışık şiddeti, sıcaklık, akım şiddeti, madde miktarı, uzunluk ve zamandır. Temel büyüklükleri KISAMUZ şeklinde kodlayarak aklımızda kalmasını sağlayabiliriz.

Temel büyüklükler skaler midir vektörel midir?

Skaler büyüklükler herhangi bir yön belirtmeyen yalnızca büyüklük ve birimle ifade edilebilen büyüklüklerdir. Yedi temel büyüklük, herhangi bir yön bilgisi belirtmeden yalnızca ölçüm değeri ve ölçülen niceliğin birimi kullanılarak ifade edilir. Dolayısıyla yedi temel büyüklük de skaler büyüklüklerdir.

Temel büyüklükler neden önemlidir?

Fiziksel olayları açıklamak adına yaptığımız ölçümleri ifade edebilmek için temel büyüklükleri kullanırız. Temel büyüklükleri kullanarak ölçümlerimizi anlamlı bir zemine oturtabiliriz ve bu sayede fiziksel nicelikleri açıklayabiliriz.

Temel büyüklükler ve türetilmiş büyüklükler arasındaki fark nedir?

Temel büyüklükler, bir başka büyüklüğe ihtiyaç duymadan tek başına ifade edilebilirler. Temel fiziksel nicelikleri tanımlamak için kullanılırlar. Türetilmiş büyüklükler ise temel büyüklüklerin birbiriyle çarpımı ya da bölümüyle elde edilir ve temel büyüklüklerle ifade edilemeyen nicelikleri tanımlamak için kullanılırlar.

Temel büyüklüklerle ilgili örnek sorular