Özel Görelilik

Bu konuda neler var?

• Michelson-Morley Deneyi
• Einstein’ın Özel Görelilik (İzafiyet) Teorisi
• Göreli Zaman ve Göreli Uzunluk
• Kütle Enerji Eşdeğerliliği

1. Kolay

   1Bir fizik animasyonunda, Dünya'ya göre ışık hızına yakın bir hızla yatay doğrultuda giden küp biçimli bir uzay aracı, Dünya'daki gözlemcinin bakış açısından çiziliyor. Animatör Sena, aracın çiziminde hangi boyutları değiştirmesi gerektiğini düşünüyor. Dünya'daki gözlemciye göre aracın boyutlarıyla ilgili hangisi doğrudur?

   • AA) Bütün boyutları aynı oranda kısalır.
   • BB) Yalnızca harekete dik boyutları kısalır.
   • CC) Hareket doğrultusundaki boyutu uzar.
   • DD) Boyutları durgun hâldeki gibi kalır.
   • EE) Yalnızca hareket doğrultusundaki boyutu kısalır.
   Cevabı göster

   Doğru cevap: E) Yalnızca hareket doğrultusundaki boyutu kısalır.

   Uzunluk büzülmesi yalnızca hareket doğrultusunda olur; harekete dik boyutlar değişmez, bu yüzden küp gözlemciye yassılmış görünür. Bütün boyutların kısalacağını düşünmek, büzülmeyi cismin bütünüyle küçülmesi sanmaktan doğar.

   Hata mı var? Düzeltme öner

2. Kolay

   2Bir bilimkurgu filminde, Dünya'ya göre ışık hızına yakın bir hızla yol alan uzay gemisinin saati, Dünya'daki görev merkezinden izleniyor. Görev merkezindeki uzmanlar, sinyalin gelme süresini hesaba katarak gemideki saati kendi saatleriyle karşılaştırıyor. Özel göreliliğe göre görev merkezindeki gözlemciler geminin saatini nasıl işliyor bulur?

   • AA) Kendi saatlerinden daha hızlı
   • BB) Kendi saatleriyle tamamen aynı
   • CC) Kendi saatlerinden daha yavaş
   • DD) Gemi hızlandıkça geriye doğru
   • EE) Gemi hızlandıkça tamamen durmuş
   Cevabı göster

   Doğru cevap: C) Kendi saatlerinden daha yavaş

   Zaman genişlemesine göre hareketli saat, ona göre durgun olan gözlemciye daha yavaş işliyor görünür. Saatin tamamen durduğunu düşünmek yanlıştır; bu ancak ışık hızına ulaşılması durumunda söz konusu olurdu, oysa kütleli bir cisim ışık hızına ulaşamaz.

   Hata mı var? Düzeltme öner

3. Kolay

   3Bir nükleer santralin tanıtım broşüründe, yakıttaki çekirdekler bölündükten sonra ürünlerin toplam kütlesinin başlangıçtakinden çok az küçük olduğu, kaybolan kütlenin enerjiye dönüştüğü yazıyor. Broşürü okuyan Kaan, bu dönüşümü hesaplamakta kullanılan bağıntıyı arıyor. Kütle–enerji eşdeğerliğini veren bağıntı aşağıdakilerden hangisidir? (c: ışığın boşluktaki hızı)

   • AA) E = m · c
   • BB) E = m² · c
   • CC) E = m · c / 2
   • DD) E = m · c² / 2
   • EE) E = m · c²
   Cevabı göster

   Doğru cevap: E) E = m · c²

   Einstein'ın kütle–enerji eşdeğerliği E = m · c² bağıntısıyla verilir; c² çok büyük olduğu için küçük bir kütle kaybı büyük enerji demektir. E = m · c² / 2 biçimi, kinetik enerji bağıntısı (½ · m · v²) ile karıştırılarak seçilir.

   Hata mı var? Düzeltme öner

4. Kolay

   4Hızlı trende yolculuk eden Eda, tren düz rayda sabit hızla giderken masaya bir bilye bırakıyor ve bilyenin, istasyondaki durağan bir masada olduğu gibi dümdüz düştüğünü görüyor. Pencereden dışarı bakmasa trenin hareket ettiğini anlayamayacağını fark ediyor. Eda'nın gözlemi özel göreliliğin hangi ilkesiyle açıklanır?

   • AA) Fizik yasaları yalnızca durgun referans sistemlerinde geçerlidir.
   • BB) Işığın hızı, kaynağın hızına eklenerek bulunur.
   • CC) Hareketli sistemlerde zaman daha hızlı akar.
   • DD) Hareketli sistemlerde cisimler daha yavaş düşer.
   • EE) Bütün eylemsiz referans sistemlerinde fizik yasaları aynıdır.
   Cevabı göster

   Doğru cevap: E) Bütün eylemsiz referans sistemlerinde fizik yasaları aynıdır.

   Özel göreliliğin birinci postülasına göre sabit hızla hareket eden (eylemsiz) bütün referans sistemlerinde fizik yasaları aynıdır; bu yüzden sabit hızlı trenin içinde yapılan deney hareketi ortaya çıkarmaz. Fizik yasalarının yalnızca durgun sistemde geçerli olduğu düşüncesi bu postülanın tam tersidir.

   Hata mı var? Düzeltme öner

5. Kolay

   5Einstein'ın özel görelilik kuramının ikinci postülası ışığın boşluktaki hızıyla ilgilidir. Bu postülaya göre ışığın boşluktaki hızı için hangisi doğrudur?

   • AA) Kaynağın ve gözlemcinin hızından bağımsız olarak hep c'dir.
   • BB) Kaynak gözlemciye yaklaşırken c'den büyük ölçülür.
   • CC) Gözlemcinin hızı arttıkça azalarak ölçülür.
   • DD) Yalnızca durgun gözlemciler için c'dir.
   • EE) Işığın rengine göre farklı değerler alır.
   Cevabı göster

   Doğru cevap: A) Kaynağın ve gözlemcinin hızından bağımsız olarak hep c'dir.

   İkinci postülaya göre ışığın boşluktaki hızı bütün eylemsiz gözlemciler için aynıdır ve kaynağın ya da gözlemcinin hızına bağlı değildir. Günlük hayattaki gibi hız toplama ışık için geçerli değildir.

   Hata mı var? Düzeltme öner

6. Kolay

   6Bir parçacık hızlandırıcısında protonlar her turda biraz daha hızlandırılıyor ve hızları ışık hızına çok yaklaşıyor. Özel görelilik kuramına göre bu protonların hızı için hangisi doğrudur?

   • AA) Yeterince tur atılınca c'ye ulaşır.
   • BB) Yeterince tur atılınca c'yi geçer.
   • CC) c'ye yaklaşabilir ama c'ye ulaşamaz.
   • DD) c'nin yarısını hiçbir zaman geçemez.
   • EE) Hızlandırıldıkça yavaşlamaya başlar.
   Cevabı göster

   Doğru cevap: C) c'ye yaklaşabilir ama c'ye ulaşamaz.

   Kurama göre hiçbir maddesel parçacık ışığın boşluktaki hızına ulaşamaz; hız c'ye yaklaşır ama onu geçemez, hatta eşit de olamaz. c'nin yarısında bir sınır yoktur.

   Hata mı var? Düzeltme öner

7. Kolay

   7Bir öğrenci beş durumdaki gözlemcileri inceliyor. Aşağıdaki gözlemcilerden hangisi eylemsiz bir referans sisteminde bulunur?

   • AA) Düz rayda sabit hızla giden trendeki yolcu
   • BB) Kalkış için hızlanan uçaktaki yolcu
   • CC) Virajı dönen otobüsteki yolcu
   • DD) Fren yapan arabadaki sürücü
   • EE) Dönme dolaptaki çocuk
   Cevabı göster

   Doğru cevap: A) Düz rayda sabit hızla giden trendeki yolcu

   Sabit hızla düz yolda giden trenin ivmesi yoktur, bu yüzden eylemsiz bir sistemdir. Viraj dönen otobüs sürati sabit olsa bile yön değiştirdiği için ivmelidir.

   Hata mı var? Düzeltme öner

8. Kolay

   8Hızla giden bir otomobildeki yolcunun saati ile yoldaki yayanın saati arasında ölçülebilir bir fark görülmez; otomobilin boyu da yayaya kısalmış görünmez. Bunun nedeni aşağıdakilerden hangisidir?

   • AA) Göreli etkiler yalnız ışık için geçerlidir.
   • BB) Otomobil eylemsiz bir sistem değildir.
   • CC) Otomobilin hızı ışık hızına göre çok küçüktür.
   • DD) Saatler hareketten hiç etkilenmez.
   • EE) Uzunluk yalnız dik doğrultuda büzülür.
   Cevabı göster

   Doğru cevap: C) Otomobilin hızı ışık hızına göre çok küçüktür.

   Zaman genişlemesi ve uzunluk büzülmesi ancak ışık hızına yakın hızlarda belirgin hâle gelir; otomobilin hızı c'nin yanında çok küçüktür. Uzunluk büzülmesi hareket doğrultusunda olur, dik doğrultuda olmaz.

   Hata mı var? Düzeltme öner

9. Kolay

   9Fizik ödevinde E = m · c² bağıntısını kullanan Zeynep, kütleyi kilogram, ışık hızını metre/saniye cinsinden yazıyor. Bulacağı enerjinin birimi ne olur?

   • AA) Elektronvolt
   • BB) Watt
   • CC) Newton
   • DD) Kalori
   • EE) Joule
   Cevabı göster

   Doğru cevap: E) Joule

   kg · (m/s)² = kg · m² / s² birimi joule'dür. Watt bir güç birimidir ve enerjinin zamana oranını gösterir.

   Hata mı var? Düzeltme öner

10. Kolay

    10Bir bilim tarihi sunumunda, ışık hızına yakın hızlarda zamanın, uzunluğun ve kütle-enerjinin nasıl davrandığını açıklayan özel görelilik kuramı tanıtılıyor. Bu kuramı ortaya koyan bilim insanı ve yıl hangi seçenekte doğru verilmiştir?

    • AA) Max Planck, 1900
    • BB) Albert Michelson, 1881
    • CC) Albert Einstein, 1905
    • DD) Niels Bohr, 1913
    • EE) Edwin Hubble, 1929
    Cevabı göster

    Doğru cevap: C) Albert Einstein, 1905

    Özel görelilik kuramını Einstein 1905'te ortaya koymuştur. Michelson'ın 1881'deki deneyi kurama giden yolu açmış, ancak kuramı kendisi kurmamıştır.

    Hata mı var? Düzeltme öner

11. Kolay

    11Özel görelilik kuramının postülaları, eylemsiz referans sistemleri için ileri sürülmüştür. Eylemsiz referans sistemi aşağıdakilerden hangisidir?

    • AA) İvmesi sıfır olan sistem
    • BB) Hızı düzgün artan sistem
    • CC) Çembersel yörüngede dönen sistem
    • DD) Hızı düzgün azalan sistem
    • EE) Yönü sürekli değişen sistem
    Cevabı göster

    Doğru cevap: A) İvmesi sıfır olan sistem

    Eylemsiz referans sistemi ivmesi olmayan, yani duran ya da sabit hızla doğrusal hareket eden sistemdir. Çembersel hareketteki sistemin yönü değiştiği için ivmelidir.

    Hata mı var? Düzeltme öner

12. Kolay

    12Michelson ve Morley, ışığın içinde yayıldığı varsayılan ether ortamını bulmak için iki ışık demetini birleştirip ekranda girişim deseni oluşturan bir düzenek kullandı. Bu düzeneğin adı nedir?

    • AA) Girişimölçer
    • BB) Tayfölçer
    • CC) Teleskop
    • DD) Elektroskop
    • EE) Fotosel
    Cevabı göster

    Doğru cevap: A) Girişimölçer

    Michelson-Morley deneyinde iki ışık demetinin girişimini inceleyen girişimölçer (interferometre) kullanıldı; tayfölçer ışığı renklerine ayırır. Elektroskop yük algılamaya yarar, ışık hızı farkını ölçemez.

    Hata mı var? Düzeltme öner

13. Kolay

    13Uzay aracındaki bir astronot, aracın içindeki bir masanın uzunluğunu cetvelle ölçüyor. Araç Dünya'ya göre çok hızlı ve sabit hızla gidiyor. Masayla birlikte hareket eden astronotun ölçtüğü uzunluğa ne ad verilir?

    • AA) Has (öz) uzunluk
    • BB) Büzülmüş uzunluk
    • CC) Göreli uzunluk
    • DD) Dalga boyu
    • EE) Işık yılı
    Cevabı göster

    Doğru cevap: A) Has (öz) uzunluk

    Cisimle birlikte hareket eden gözlemcinin ölçtüğü uzunluk has (öz) uzunluktur ve cismin ölçülebilecek en büyük uzunluğudur. Büzülmüş uzunluğu, cisme göre hareket eden gözlemci ölçer.

    Hata mı var? Düzeltme öner

14. Kolay

    14Kütle-enerji eşdeğerliğini gösteren E = m · c² bağıntısını tahtaya yazan öğretmen, bağıntıdaki c harfinin neyi gösterdiğini soruyor. Doğru yanıt hangisidir?

    • AA) Cismin hareket hızı
    • BB) Cismin özısısı
    • CC) Cismin sıcaklığı
    • DD) Cismin yer değiştirmesi
    • EE) Işığın boşluktaki hızı
    Cevabı göster

    Doğru cevap: E) Işığın boşluktaki hızı

    E = m · c² bağıntısındaki c, ışığın boşluktaki hızıdır ve cisim dursa bile kütlenin enerji karşılığı bu sabitle hesaplanır. c'yi cismin hızı sanmak sık yapılan bir hatadır.

    Hata mı var? Düzeltme öner

15. Kolay

    15Bir nükleer tepkimede açığa çıkan enerji 1,8 · 10¹⁷ J olarak hesaplanıyor. Bu enerjinin tamamı kütlenin enerjiye dönüşmesinden geldiyse, enerjiye dönüşen kütle kaç kilogramdır? (c = 3 · 10⁸ m/s)

    • AA) 0,5
    • BB) 6 · 10⁸
    • CC) 20
    • DD) 1,62 · 10³⁴
    • EE) 2
    Cevabı göster

    Doğru cevap: E) 2

    m = E / c² = 1,8 · 10¹⁷ / 9 · 10¹⁶ = 2 kg'dır. 6 · 10⁸ sonucu, c'nin karesi yerine kendisine bölünmekten gelir.

    Hata mı var? Düzeltme öner

16. Kolay

    16Bir nükleer santralde tepkime ürünlerinin toplam kütlesi tepkimeye girenlerinkinden biraz küçüktür ve bu fark enerji olarak açığa çıkar. Santralde bu enerji elektrik üretmek için nasıl kullanılır?

    • AA) Doğrudan güneş pillerini çalıştırmak için
    • BB) Suyu buhara çevirerek türbin döndürmek için
    • CC) Rüzgâr oluşturarak pervane çevirmek için
    • DD) Kömürü yakarak ısı elde etmek için
    • EE) Mıknatısları eriterek akım üretmek için
    Cevabı göster

    Doğru cevap: B) Suyu buhara çevirerek türbin döndürmek için

    Nükleer santrallerde açığa çıkan enerji suyu buhara çevirir ve buhar elektrik üreten türbinleri döndürür. Santralde kömür yakılmaz; ısı kaynağı nükleer tepkimedir.

    Hata mı var? Düzeltme öner

17. Kolay

    17Klasik fizikte kütlenin ve enerjinin birbirinden bağımsız, ayrı ayrı korunduğu kabul ediliyordu. Einstein, kütle ile enerjinin birbirine dönüşebildiğini göstererek bu iki korunum yasasını tek bir yasada birleştirdi. Bir nükleer tepkimede ürünlerin toplam kütlesi tepkimeye girenlerinkinden küçük çıkıyor ve çevreye enerji yayılıyor. Einstein'ın birleştirdiği korunum yasasına göre bu tepkimede değişmeden kalan aşağıdakilerden hangisidir?

    • AA) Parçacıkların toplam kütlesi
    • BB) Toplam kütle–enerji miktarı
    • CC) Parçacıkların kinetik enerjisi
    • DD) Çevreye yayılan enerji miktarı
    • EE) Enerjiye dönüşen kütle miktarı
    Cevabı göster

    Doğru cevap: B) Toplam kütle–enerji miktarı

    Einstein'a göre kütle ve enerji aynı şeyin iki biçimidir ve E = m · c² bağıntısına göre birbirine dönüşür. Bu yüzden kütle ya da enerji tek başına korunmak zorunda değildir; korunan, toplam kütle–enerji miktarıdır. Tepkimede azalan kütle, yayılan enerjinin kaynağıdır; dolayısıyla parçacıkların toplam kütlesi sabit kalmaz.

    Hata mı var? Düzeltme öner

18. Kolay

    18Bir parçacık dedektöründe, yüksek enerjili gama fotonlarının etkileşimi sonucunda fotonlar yok oluyor ve ortaya kütlesi olan bir elektron ile bir pozitron çıkıyor. Bu olay, E = m · c² bağıntısının anlattığı aşağıdaki durumlardan hangisine örnektir?

    • AA) Kütlenin enerjiye dönüşmesi
    • BB) Kütlenin hızla birlikte azalması
    • CC) Enerjinin yoktan var edilmesi
    • DD) Işık hızının kaynağa göre değişmesi
    • EE) Enerjinin kütleye dönüşmesi
    Cevabı göster

    Doğru cevap: E) Enerjinin kütleye dönüşmesi

    E = m · c² bağıntısı iki yönlüdür: kütle enerjiye, enerji de kütleye dönüşebilir. Kütlesi olmayan gama fotonlarının yok olup kütlesi olan elektron ile pozitronun ortaya çıkması, enerjinin kütleye dönüşmesine örnektir. Kütlenin enerjiye dönüşmesi bunun tersidir (örneğin elektron ile pozitronun birbirini yok etmesi). Enerji yoktan var olmaz; toplam kütle–enerji korunur.

    Hata mı var? Düzeltme öner

19. Orta

    19Fizik kulübünde Defne, bir silgiden kopan 2 g'lık parçanın kütlesinin tamamı enerjiye dönüşebilseydi ne kadar enerji açığa çıkacağını merak ediyor. Sonucu bir kentin elektrik tüketimiyle karşılaştırmak için önce birimleri SI sistemine çeviriyor. Açığa çıkacak enerji kaç J olurdu? (c = 3 · 10⁸ m/s)

    • AA) 1,8 · 10¹⁷
    • BB) 6 · 10⁵
    • CC) 1,8 · 10¹⁴
    • DD) 9 · 10¹³
    • EE) 6 · 10⁸
    Cevabı göster

    Doğru cevap: C) 1,8 · 10¹⁴

    Kütle kilograma çevrilir: 2 g = 2 · 10⁻³ kg. E = m · c² = 2 · 10⁻³ · (3 · 10⁸)² = 1,8 · 10¹⁴ J. 1,8 · 10¹⁷ sonucu, kütle gram cinsinden bırakıldığında bulunur.

    Hata mı var? Düzeltme öner

20. Orta

    201887'de Michelson ve Morley, ışığın yayıldığı varsayılan "ether" ortamına göre Dünya'nın hareketini algılamak için bir girişimölçer kurdu. Düzeneği farklı yönlere döndürerek girişim saçaklarının kayıp kaymadığını ölçtüler. Bu deneyin sonucu ve fiziğe etkisi için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

    • AA) Beklenen saçak kayması ölçüldü; ether'in varlığı kanıtlandı.
    • BB) Beklenen saçak kayması gözlenmedi; ether varsayımı terk edilmeye başlandı.
    • CC) Işık hızının kaynağın hızına göre değiştiği ölçüldü.
    • DD) Işığın boşlukta yayılamadığı kanıtlandı.
    • EE) Dünya'nın Güneş çevresinde dolanmadığı anlaşıldı.
    Cevabı göster

    Doğru cevap: B) Beklenen saçak kayması gözlenmedi; ether varsayımı terk edilmeye başlandı.

    Ether varsa düzenek döndürüldükçe saçaklarda kayma olmalıydı, ancak kayma gözlenmedi; bu sonuç ışık hızının her yönde aynı olduğunu gösterdi ve özel göreliliğe zemin hazırladı. Ether'in kanıtlandığı cevabı deneyin beklentisini sonucuyla karıştırmaktır.

    Hata mı var? Düzeltme öner