Bölüm 2.

Fiziksel Büyüklükler Birim Sistemleri

• Bölüm1 ‘de Malzeme ve enerjinin, işleme tabi tutulması sonucu geçmişten gelen bilgi birikimiyle endüstriyel ürün nasıl geliştirilir anlatıldı. Bu çevrimler gerçekleştirilirken çıkışlarda standart bir değer elde edebilmek için fiziksel büyüklükleri ölçmeye ihtiyaç duyulmaktadır.Fiziksel büyüklükleri neden ölçeriz, Standart ölçme sistemleri, birimler, ortak birim sistemleri bu bölümde anlatılacak konulardır.

2.1 Ölçme tarihi

• İnsanoğlunun kıyaslama, ölçme ihtiyacı onun varoluşu ile başlamıştır. Yapmış olduğu ilkel makinalar ile birlikte endüstriyel ürünler geliştirmiş, gelişen bilgi birikimiyle fiziksel büyüklükleri ayırt etmiştir. Yaşadığı toplum içerisinde malzeme ve hizmet alma için ölçmeye ihtiyaç duymuştur. Çağlar boyunca uygarlaşma ile birlikte, insanlar arasında mal değişimi ile başlayan ilkel ticaret de gelişmiştir. Bunun neticesi insanoğlu tek başına ve tabii toplumda yaşarken de önceleri vücudunda ve çevresinde gözlediği basit doğal ve yerel mukayese ve kıyas vasıtalarına başvurmuş ve onları kullanmıştır.

• Mesela uzunluk ölçümünde parmak, karış, ayak, adım; genişlik ölçümünde ayak, karış, evle; kütle ve ağırlık ölçümünde avuç, parmak ucu, yudum, sepet vb.

gelmiştir. Bunların bazıları, toplumun veya ülkenin kendine has veya müşterek resmi ölçü birimleri haline

2.1 Ölçme tarihi

• Karşılıklı ticari alışveriş birbirine yakın toplumları aynı ölçü birimlerini kullanmaya zorlamış ve böylece “standartlaşma” gereksinimi ilk kez ortaya çıkmıştır. Bundan sonra, her insanda farklı olan vücut yapısına ve her birinin farklı olduğu diğer varlıkların büyüklüklerine bağlı olmayan ölçekler hazırlanmaya başlanmıştır. Ölçme işleminin kolaylıkla yapılabilmesi için, ölçeklerin boyut ve kütleleri insanınkilerden daha küçük tutulmuştur.

2.2 Ölçme neden gereklidir?

1. Uygun değer kontrolü 2. Verimlilik kontrolü 3. Kalite kontrolü 4. Güvenlik kontrolü 5. Enerji kontrolü

2.2.1. Uygun değer kontrolü

• Endüstriyel ürünler yapılırken ortak enerji paylaşımlarımız için ortak enerji kullanım alanları oluşturulur. Bu alanlar için örnek verirsek; 220v/50Hz ile çalışan elektrikli cihazlar, benzinle çalışan araç motorları, vb. ölçmeyle bu enerji değerlerine getirilen cihaz ortak ve yaygın kullanım alanı bulurlar. Toplumun yararlanabileceği ürünler haline gelirler. Özellikle tıp, mühendislik, astronomi, gibi bilim alanlarında hassas ve doğru ölçme çok önemlidir.

2.2.2. Verimlilik kontrolü

• üretim, çalışma ortamı ve çalışma yöntemleri, işgücü, makine ve ekipmanların teknolojiye ve üretime uygunluğu, kapasite kullanımı, hammaddenin niteliği ve kullanımı ölçülerek verimlilik çemberinde geliştirilen endüstriyel ürünün gelişimi sağlanır.

2.2.3. Kalite kontrolü Kalite güvence ürün kalite seviyesinin istenen bir seviyede tutulmasını ve tutarlı olmasını sağlayan tüm ölçümleri içerir. Piyasa araştırması Tasarım,yeniden geliştirme Dr. Deming üretim , satış ve piyasa araştırması döngüsünü şekilde görülen tasarım , 1950 yılında tasarlamıştır. Bu şekilde kalitenin yeniden kalite tasarımı sürekli olacak ve sürekli olarak gelişecektir .

satış üretim

2.2.4. Güvenlik kontrolü Özellikle kullanım güvenliği, enerji kaçağı, kopukluk, sızdırmazlık, izolasyon, kullanım yeri uygunluğu, ürünlere verilen standartlara uygunluk ölçümleridir.

2.2.5. Enerji kontrolü Harcanan enerjinin saptanması, ürünün harcadığı enerjiye göre yapmış olduğu işin ölçümü özellikle enerji kaynaklarının son derece kısıtlı olduğu son yıllarda ürünlerin hem az enerji harcaması istenir. en az atık enerji oluşturması enerji kontrolünün konusu içerisinde yer alır. Az atıklı çevreyle dost ürünlerin geliştirilmesi enerji kontrolü ölçümüne bağlıdır.Beyaz eşyalrın enerji tüketim sınıfları yanda verilmiştir. Mümkün olduğunca az enerji tüketen verimli A sınıfı cihazlar üretmeli ve kullanmalıyız.

2.3 Ölçme tanımı

• Herhangi bir fiziksel büyülüğü insanın anlayabileceği şekile dönüştürme olarak ölçmenin genel tanımıdır.Böylece verilen sayısal değer ile insan aklında bir kıyaslama oluşur. Birbiriyle karşılaştırılıp, karşılaştırma sonucu sayısal olarak değerlendirilebilen büyüklüğe "Fiziksel Büyüklük" denir.

Ölçme ile yapılan iş fiziksel büyüklüklerin karşılaştırılmasıdır..

2.3 Ölçme tanımı

Bir niteliğin gözlenerek gözlem sonuçlarının sayı veya sembollerle gösterilmesine ÖLÇME denir .”

Ölçmenin en az üç aşaması vardır: 1. Ölçülecek bir niteliğin olması 2. Niteliğin gözlenebilmesi 3. Amaca uygun sayı ve sembollerle gösterilmesi Ölçme ikiye ayrılır: 1. Doğrudan ölçme:Bilinen bir birim büyüklükle aynı cinsten bilinmeyen bir büyülüğün karşılaştırılmasıdır . . Ör: uzunluğu m., ağırlığı kg.

2. Dolaylı ölçme: Ölçmeye konu olan özelliklerin doğrudan gözlenememesi ancak, kendileri ile ilgili olduğu bilinen başka özellikler aracılığı ile ölçülmesidir . Ör: zeka, başarı

2.4 Ölçme ve Birim

Ağırlık ölçüsü(kg) Uzunluk ölçüsü(m) Farklı fiziksel büyüklükler birbiriyle karşılaştırılamaz.

Toplanmaz.

Animasyonu iyi olabilir • Ölçmede hedef; fiziksel büyüklüğün sayısal boyutlarını alt ve üst katlarıyla orantılamaktır. Ölçülecek olan büyüklükler değiştikçe bu fiziksel büyüklüğe ait ölçüm birimide değişir.

• Ölçme birimlerle tanımlanır.

2.5 BİRİM SİSTEMLERİ

• Uluslararası Internationale Units), 1960 Ölçüler Genel Konferansı ‘nda (Conference Generalee des Poids et Mesures-CGPM) kabul edilmiş niceliklerin olan ISO) ve Birim d’Unites-International System of yılında toplanan 11. Tartılar ve tüm kullanılması kararlaştırılmıştır. SI sistemi, fiziksel ad standartlaştırılmasında uluslararası yetkiye sahip Uluslararası Sistemi dillerde ve Standartlaşma (Systeme değiştirilmeden simgelerinin Örgütü (International Organization for Standartization tarafından da kabul edilmiştir. Bu örgütün

2.6 Birim tanımı

• Birim: Ölçme işleminde kullanılmak üzere her cins fiziksel büyüklük için üzerinde kesin anlaşmaya varılan belirli değere birim denir. Ülkemizin özellikle ihracatında ve ithalatında dünya ile bir uyum içinde olması için tanımda geçen belirli değer ifadesi yerellikten çıkartılıp uluslar arası platforma 1931'de kabul edilen bir kanunla eski ağırlık ve uzunluk ölçüleri değiştirilmiştir.

2.6 Birim tanımı

• Toplumlaşma sürecine paralel olarak artan bilgi birikimi yanında ekonomik ve teknolojik gereksinimler, ölçeklerin daha duyarlı seçilmesine yol açmıştır. Böylece, her ülkede uzunluk, kütle ve zaman gibi temel nicelikler için en çok kullanılan birimler seçilerek ilk birim sistemleri ortaya konmuştur Ölçülen büyüklüğün özelliğine ve ölçümde aranan duyarlılık derecesine göre çeşitli birim sistemleri • kullanılmaktadır.

• C.G.S. (Santimetre-Gram-Saniye) • M.K.S. (Metre-Kilogram-Saniye) • M.Kp.S. (Metre-Kilopond-Saniye) • M.N.S. (metre-Newton-Saniye) • M.T.S. (Metre-Ton-Saniye) Ülkemizde 14/10/1971 tarihinden itibaren SI uluslararası birim sistemine geçilmiştir.

2.7 ULUSLARARASI BİRİM SİSTEMi SI BİRİM SİSTEMİ • • Birimlerin, bütün dünyaya yayılmasına ve kolaylıkla kullanılmasına çaba gösterilmektedir. Uluslararası birimler sistemi SI (Systeme International D’Unites), Günümüzde yaklaşık 150 ülke tarafından kullanılmaya başlanmıştır. Çok kısa süre sonra tüm Avrupa ülkeleri, yüzyıllardır sıkı sıkıya bağlı olan İngiltere ‘de bile yeni yazılan kitaplarda SI birimleri kullanılmaktadır.Dünya genelinde

1954 yılındaki toplantıda kabul edilen altı ana boyut ve birime dayanan SI birim sistemini benimsemiştir.

2.8 Standart ölçme sistemlerini oluşturan temel kuruluşlar

Dünya ile entegrasyonu sağlamak için Uluslararası iki kuruluş CGPM (Ağırlıklar ve Ölçü Konferansı) ve

BIPM

tanımlar ve organize ve eder.

Uluslararası metroloji enstitüsü ölçü sistemlerini

• •

2.8 Standart ölçme sistemlerini oluşturan temel kuruluşlar

CGPM

(Conférence Générale de Poids et Mesures): Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçü Konferansı Her dört yılda bir Paris'te toplanan konferans, bugün sayısı 51 olan üye ülkelerin yetkililerince oluşturulur ve uluslararası metroloji sisteminin koordinasyonundan sorumludur. Türkiye CGPM üyesidir ve

Sanayi ve Ticaret Bakanlığı

tarafından temsil edilmektedir.

BIPM

(Bureau International de Poids et Mesures): Uluslararası metroloji enstitüsü Enstitü bütün dünyada yapılan ölçümlerin doğruluğundan ve farklı ülkelerde yapılan ölçümlerin birbirleri ile denkliğinden sorumludur. Bu enstitünün her endüstrileşmiş ülkede teknik bir muhatabı bulunmakta (ulusal metroloji enstitüleri) ve BIPM'in uzmanları ulusal metroloji enstitülerinin uzmanları ile beraber çalışarak ülkeler arasındaki ölçüm denkliğini oluşturmak için faaliyet göstermektedir. Türkiye,

TÜBİTAK

Paris 'in Sevr Ulusal Metroloji Enstitüsü banliyösünde bulunan (UME) ile BIPM'in faaliyetlerine katılmaktadır.

2.9 Ölçme sistemi resmi gazetede

•

Uluslararası Birimler Sistemine Dair Yönetmeliğe geçildi. Zaman içerisinde çeşitli değişimlere uğrayan yasanın en son hali ( 80

/ 181 / AT ) ( Resmi Gazete 21 Haziran 2002

tarih, 24792 sayı

ile yayınlandı. SI birim sisteminin temel birimleri dünyada 7 fiziksel büyüklüğün ve 2 yardımcı büyüklüğün kabulu ile uluslar arası birim sisteminde birimleri sabitlenmiştir. Dünyanın her yerinde yaygın hale getirilmeye çalışılmaktadır.

2.10 SI birim sisteminin temel birimleri

Büyüklük İsmi

Uzunluk (L) Kütle (m) Zaman(t) Elektrik akım şiddeti(i) metre kilogram saniye Amper Termodinamik sıcaklık(T) Kelvin Madde miktarı(M) mol Işık şiddeti(I) kandela

Tamamlayıcı SI Birimleri Büyüklük

Düzlem açısı Uzay açısı

İsmi

radyan steradyan

Birimler Sembolü

m kg s A K mol cd

Birimler Sembolü

Rad Sr

2.11 Temel birimlerden türetilmiş birimlere geçiş

• Temel birimler bir araya gelerek türetilmiş birimleri oluştururlar. Çok bilinen newton, jolue vb. örnek olarak

İvme Hızın birim zamandaki (1 s) deiimi ‘a’ ile gösterilir a=(m/s)/s = m/s2 Türetilmiş birim olan Newton

“F” harfiyle gösterilir.

F= m.a=kg.

m/s2 Birimi newton

2.11.1 İsim ve Sembolleri Olan Türetilmiş SI Birimleri

Birimler İstisna Büyüklük İsmi Sembolü Diğer SI Birimleri Temel Birimler veya tamamlayıcı SI Birimi

Frekans Hertz Hz s -1 Kuvvet Basınç, gerilim Enerji, iş, ısı miktarı Güç (1) , ışıma akısı Elektrik yükü, elektrik miktarı Elektrik potansiyeli, potansiyel farkı, elektromotor kuvveti Elektrik direnci Elektrik iletkenliği Elektrik kapasitesi Manyetik akı Manyetik akı yoğ. Manyetik indüksiyon Newton Pascal Joule Watt Coulomb Volt Ohm Siemens Farad Weber Tesla V Ω S F Wb T N Pa J W C N / m2 N * m J / s W / A V / A A / V C / V V * s Wb / m2 m.kg.s

-2 m -1 .kg.s

-2 m 2 .kg.s

-2 m 2 .kg.s

-3 s.A

m 2 .kg.s

-3 .A

-1 m 2 .kg.s

-3 .A

-1 m -2 .kg

-3 .s

3 .A

2 m -2 .kg

-1 .s

4 .A

2 m 2 .kg.s

-2 .A

-1 kg.s

-2 .A

-1

2.12 SI Birimlerin ast ve üst katları

2.12.1 örnekler

2. 12.2 ilk kilogram

Oksitlenmemesi için, vakumlanmış cam kapta saklanıyor.

Bu prototipte yer alan ilk kilogramlardan fakat zamanla tüm birimler dünyanın her yerinde laboratuarda tanımlardan üretilebilir hale getirilmiştir.

2.13 SI Temel Birimleri Ta nımları

Uzunluk Birimi Kütle Birimi Zaman Birimi Elektrik Akım Birimi Termodinamik Sıcaklık Birimi Madde Miktarı Birimi Işık Şiddeti Temel Birimi Uzunluk temel birimi

metre

’ dir. Bir metre, vakum içerisindeki ışığın 1/299792468 saniyede kat ettiği hattın uzunluğudur.

Kütle temel birimi

kilogram

’ dır. Bir kilogram. Uluslar arası kilogram prototipinin kütlesine eşittir. 1 atmosfer basınç altında 1 desimetreküp suyun kütlesi olarak tanımlansa da günümüzde kabul edilen, 39.4 mm çapında ve 39.7 mm yüksekliğinde platin iridyum alaşımından yapılma bir silindirin kütlesidir Zaman temel birimi

saniye

’ dir. Bir saniye, Cs-133 atomunun temel enerji durumunda, aşırı iki ince yapı durumu arasındaki geçişe karşı gelen ışımanın (dalga boyunun) 9 192 631 770 periyodik süresidir.

Elektrik Akım birimi

amper

’ dir. Bir amper, doğrusal sonsuz uzunlukta, ihmal edilebilir dairesel enine kesitte ve biribrinden bir metre uzaklıkta, boşluğa yerleştirilmiş paralel iki iletkenden geçirildiğinde, bu iletkenler arasında beher metre başına 2.10( 7) Newton’ luk bir kuvvet meydana getiren sabit elektrik akımıdır.

Termodinamik sıcaklık birimi

kelvin

’ dir. Bir kelvin, Termodinamik sıcaklık birimi kelvin cinsinden, suyun üçlü noktasının termodinamik sıcaklığının 1/273,16’ lık kesiridir.

Madde miktarı temel birimi

mol

’ dur. Bir mol, 0,012 kg C-12 içindeki atomların sayısı kadar olan bir sistemdeki madde miktarıdır. Mol, kullanıldığında temel maddeler belirtilmeli ve bunlar atomlar, moleküller, iyonlar, elektronlar, başka parçacıklar veya böyle parçacıkların belirli grupları olabilir.

Işık şiddeti temel birimi

kandela

’ dır. Bir kandela, verilen bir yönde 540.10(12) Hz frekanslı monokromatik ışın yayan ve bu yöndeki enerji şiddeti 1/683 W/st (sr = steraradyan) olan bir kaynağın ışık şiddetidir.

SI Temel Birimleri Ta nımları

Düzlem Açı birimi Uzay Açı Birimi Düzlem açr birimi

radyan

’ dır. Bir radyan, daire çemberini yarıçap uzunluğunda kesen iki daire yarıçapı arasındaki açıdır.

Uzay açı birimi açısıdır.

steraradyan

’ dır. Bie steraradyan, tepe noktası kürenin merkezinde olan, küre yarıçapına eşit uzunlukta bir karenin alanına eşit kürenin yüzeyini ayıran koninin uzay

2.13.1 Düzlem açısı [radyan]

Herhangi bir düzlem açısı  kapsanan uzunluğun yarıçapa oranıdır.

r  r r   Kapsanan uzunluk r     

Düzlem açısı Şayet kapsanan çevre uzunluğu çember yarıçapına eşitse, düzlem açısı



bir radyana eşit demektir (1 rad).

2.13.2 Katı Açı [Steradyan]

Dört yarıçapın alan A’ya sahip yüzeyi oluşturduğu küreyi göstermektedir. Şayet A = r2 ise, katı açı,  bir steradyana eşittir (1 sr).

0  A r r r Katı açı kapsanan alanın yarıçapın karesine oranı olarak tanımlanır:   Kapsanan alan (r) 2      Katı açı

2.14 Radyan ve derece çevrimleri

– Merkezi koordinat eksenlerinin başlangıçnoktası ve yarıçapı bir birim uzunlukta olan çembere

birim çember ya da trigonometri çemberi denir. Birim çemberde yarıçap r=1

olduğundan çevresi 2 π’ dir. Çemberin çevresi 360 derecedir.

Çemberin çevresi 360 derece = 2π radyan

2.15 Çalışma soruları

• 1) Aşağıdakilerden hangileri Temel birim değildir?

• A)Mol B)Kandela C)Kelvin • D) Amper E) Volt

Çalışma soruları

•

Bir çemberde çevrenin dörtte birini gören merkez açı kaç derece ve kaç radyandır?