ÖSS 2006 Fizik Soru ve Cevaplarının İncelenmesi

(Kaynak: “ÖSS 1981-2006, ÖYS 1981-1998 fizik soruları ve ayrıntılı çözümleri. Gülşen Özgül, Özgül yayınları.”)

Bilindiği gibi gerçek bilgi sahibi olmak ve bilimsel düşünceyi geliştirmek bizim gibi toplumlarda hiçbir zaman ön plana çıkmıyor. Herkes diploma peşinde. Diğer yandan biliyoruz ki, en büyük bilim adamları, matematikte ve fizikteki en büyük buluşlarını 22-26 yaşları arasında yapmışlardır. Örneğin Einstein (1879–1955) 24 yaşında yaptığı çalışması için Nobel ödülü almış ve 25 yaşında yaptığı iş ile dünyanın en büyük bilim adamı olduğunu göstermiştir. Fransız matematikçi ve astronom Alexis-Clod Clero (18.yüzyıl) Paris Akademisi’nde ilk bildirisini sunduğunda 12 yaşındaydı. Fizik ve matematik konularında en büyük işleri yapmış kişilerden bazıları, ilk bilimsel makalelerini 13–14 yaşlarında yazmışlardır (örneğin Maxwell ve Hamilton).  Adını matematik tarihine yazdıranlar içinde,  21 yaşında düelloda öldürülmüş Evariste Galois (1811–1832) de vardır. İki yaşında kitap okumaya başlayan ünlü fizikçi Thomas Young (1902-1984), içlerinde Türkçe ve Arapça da bulunan yaklaşık on dil biliyordu ve 23 yaşında tıpta doktora yapmıştı. Dirac Paul (1902-1984) ve Heisenberg Werner (1901–1976) gibi dehalar da böyle genç yaşlarında zirveye ulaşmışlardır.

Lise yıllarında çok büyük hızla gelişmenin ne kadar önemli olduğu yukarıdaki örneklerden anlaşılmaktadır. Bu da bize çocukların (dolayısıyla toplumun) geleceğinde en büyük etkisi olan ÖSS sınavlarına ne kadar ciddi yaklaşmamız gerektiğini gösteriyor. Bizim eğitim sistemimiz bu sınavlara odaklanmıştır. Bu nedenle de biz ÖSS sınav sorularını ve cevaplarını incelemek ve karşılaştığımız kusurları ve yanlışlıkları ortaya çıkarmak yönünde adım atmağa karar verdik. Bizim buradaki amacımız, fizikle ilgili bir olayla ilgilenirken bu olayla beraber birçok fiziksel başka olayların olduğunu unutmamak ve bu şekilde düşünmeyi alışkanlık haline getirmek olmalıdır. Çünkü doğa böyle davranıyor, hiçbir olayı ihmal etmiyor. Şimdi 2006 yılın ÖSS sınav soruları ve çözümlerindeki kusurları tartışmağa başlayalım.

Fizik 1 Soruları

Bölüm 3, soru 1.

Yere göre akıntı hızı   olan bir ırmağın kıyısındaki K, L, M, N noktalarından yüzmeye başlayan X, Y, Z, W yüzücülerinin suya göre hız vektörleri şekildeki gibidir.

Bu yüzücülerden hangi ikisi karşı kıyıya aynı noktadan çıkar?

A) X ile Y   B) X ile W   C) Y ile Z    D) Y ile W   E) Z ile W

Genelde ırmak ve nehirlerin kıyıları biri diğerine paralel düzlemler şeklinde olmazlar. Bu şekilde beton kanallar olabilir. Diğer yandan hiçbir zaman suyun hızı, suyun her yerinde aynı olmaz. Suda yüzen kişilerde sabit hızlarla yüzemezler. Bu nedenle, hiç olmazsa, kanalda yüzen ve pusula kullanan motorlu kayıklardan söz edilse daha iyi olur. Fiziği matematik işlemler haline getirerek kaybetmemeli. Fizikte göz ardı ettiklerimizin önemleri anlaşılmalıdır. Eğer eğitim bu şekilde olmaz ise bizler en ciddi hayat meselelerinde de problemlere basit şekilde bakmaya alışkın oluruz.

Cevap olarak A verilmiştir ve bu da doğrudur.

Bölüm 4, soru 2.

Birer ipe bağlı X, Y cisimleri bir sıvı içinde şekildeki konumda dengede kalıyor.

İplerdeki gerilme kuvvetlerinin T_x, T_y büyüklükleri sıfır olmadığına göre,

1. X in özkütlesi Y ninkinden büyüktür.
2. X in kütlesi Y ninkinden büyüktür.
3. T_x, T_y den büyüktür.

Yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur?

A) Yalnız I         B) Yalnız II       C) Yalnız III       D) Yalnız I ve II        E) Yalnız I ve III

Çoğu zaman soru çözümlerinde şekillerden gördüklerimize inanmamız ve verilen bilgilerin kullanılması istenir. Örneğin Bölüm 4, soru 2 deki gibi. Şekilden cisimlerin yarıçapları eşit olan küreler oldukları büyük olasılıkla görünmektedir. Eğer bu cisimler küre şeklinde değillerse soru yalnızca yoğunluklar problemine dönüşür ve önemini kaybeder. Çünkü bu durumda II. seçenek de anlamını yitiriyor. Burada amaç fizik soruları çözmektir, bulmacalar değil. Bu sorunun doğru cevabı A olarak verilmiştir. Ama bu cevap çok basit bir yaklaşım için geçerlidir. Düşünen insan cevap olarak  D yi  seçer.

Şimdi önemli incelikleri göz önüne alalım. İpler aynı özelliklerde ve kütleleri göz ardı edilebilmelidir, aynen onların sıvıyı soğurmaları gibi. Diğer yandan ve en önemlisi sıvının viskozitesi büyükse, cisimler de pürüzlü iseler I. seçenek de kesin cevap olamaz. Çünkü cisimleri şekilde bulundukları yerlere yerleştirerek iplerdeki gerilmeleri kendimiz oluşturabiliriz ve onlar bu durumlarını uzun süre koruyabilirler.

Şekildeki cisimlerin çapları 5 mm dir ve cetvel kullanarak ölçmedeki hata payı cisimlerin gözle eşit olmalarının tespitindekinden daha az değildir.

Bölüm 6, soru 1.

Sürtünmesiz yatay bir düzlemde duran K cismini, ok yönünde hareket ettiren şekildeki F₁, F₂ kuvvetleri t sürede W işini yapıyorlar.

Buna göre, hareket yönü aynı kalmak koşuluyla,

1. F₁ in büyüklüğünü artırma
2. F₂ nin büyüklüğünü azaltma
3. K nin kütlesini azaltma

işlemlerinden hangisi yapılırsa, aynı t sürede yapılan W işi artar?

A) Yalnız I         B) Yalnız II          C) Yalnız III          D) I ya da II            E) I ya da III

Şimdi eleştiriler yapalım. İş ve enerjinin birimleri aynıdır, ama bunlar farklı fiziksel niceliklerdir. İş her hangi bir kuvvete karşı yapılabilir. Karşı koyan kuvvet yoksa veya hareket yoksa iş yapılmıyor demektir (Uygulanan net kuvvet ile yer değiştirme arasındaki açıyı da unutmamak gerekli bu açı 90⁰ ise yine iş yapılmamış olur). Burada hareket var sürtünme ise yoktur. Bu durumda cisim üzerinde iş yaparak onun şekli değiştirilebilir (deforme edilebilir). Şekilden görüldüğü gibi cisme etki eden kuvvetlerin büyüklükleri aynı, yönleri ise tam zıtdır. Böyle olduğundan onlar K cismini yalnız deforme edebilirler. Bu kuvvetler cismi uzatarak moleküler kuvvetlere karşı iş yaparlar. Bu iş yapma süreci, cismin iki parçaya bölünmesi veya moleküler kuvvetlere karşı koyarak dış kuvvetlerin dengelenmesi ile biter.

Soruda, aynı zamanda K cisminin  F₂ yönünde hareket ettiği ve F= F₂ – F₁ in hareketle bağlantısı olduğu belirtilmiştir. Ama şekilden F kuvvetinin göz ardı edilebilecek kadar küçük olabileceğini görüyoruz. Buradan açıkça anlaşılır ki K cisminin kütle merkezi çok küçük sabit bir ivme ile hareket ediyor ve kinetik enerjisi artıyor. Ama bunlar bizi birinci öncelikle ilgilendirmemeli, çünkü soruda yapılan iş ile ilgilenmemiz isteniyor.

Etki-tepki kanununu ve cismin F kuvveti yönünde hareket ettiğini göz önüne alırsak  F₁ kuvvetinin artmasının etkisi ile cismin deformasyonu ile bağlı yapılan işin de kesinlikle artacağını söyleyebiliriz. Çünkü F₁ kuvveti hareketi durdurmağa yönelmiştir. F₂ nin azalması yapılan işi azaltır. Cismin kütlesinin değişmesinin etkisini, deformasyonun olduğu durumda değerlendirme imkanımız yoktur. Böylece sorunun cevapı A olmalıdır.

Bakalım ÖSS sınav uzmanları soruyu nasıl çözmüşler. Çözümde W=F X  ifadesini  ve F₁ – F₂ = F olduğunu görüyoruz. Böyle bir ifade, X yolu boyunca sabit bir sürtünme kuvveti olduğunda yazılabilirdi. Ama yanlış olarak veya öğrenciyi kandırmak için (bu çok yanlış uygulamadır ve bu yolla fizik değil, uyanıklık öğretilebilir)  şekli yanlış verilmiş ve gerçekte F = F₁ – F₂ olması gerekirdi. Diğer yandan yanlış olarak enerji değişimine iş görülür değilmiş. Enerji değişimine eşdeğer karşılıkta iş yapılabilir, ama enerji değişiminin karşılığı bu soruda iş değil. Gerçekten  F = F₁ – F₂ > 0 ise, cisim sabit ivme ile hızlanmaktadır. Böyle düşünerek cismin deformasyonunu göz ardı edelim ve onun kinetik enerjisinin artmasına bakalım.

Doğru boyunca hareket eden ve cismin içinden geçen eksene göre dönmeyen cismin kinetik enerjisi  E_kin = mv²/2 dir. Cisme F kuvveti etki etmeden önce onun hızı sıfır ise,

v = at =Ft/m. Bu ifadelerden görüyoruz ki, cismin kütlesi azaldıkça onun kinetik enerjisi daha çabuk artar. Ama F azalırsa enerjinin artma hızı ilk durumundakinden daha az olur. Bu nedenle de cisim t süresinde daha az kinetik enerji kazanır. Böylece aynı sonucu ifade eden I ve II seçenekleri işimize yaramıyor. Cisme F kuvveti etki etmeden önceki hızı, F kuvveti yönünde ise enerjinin artış hızının ifadesi biraz farklı olur, ama yine de onun enerji artışı azalmış olur. Böylece bu tür çözüm yapıldığı zaman doğru cevap C oluyor, yani ÖSS uzmanlarının yanlış yöntem ile buldukları ile aynı. Ama soruda verilen koşullar kesin olmadığından diğer cevaplara da varmak mümkündür.

Sorunun içerdiği ifade: “K cismini, ok yönünde hareket ettiren şekildeki F₁ , F₂ kuvvetleri”, ama şekilden görüldüğü gibi F₁ kuvveti hareketi engelleyendir. Okur diyebilir ki bu yapılan eleştiriler detaydır ve biz soruyu çözeceğimiz zaman bunları görmezden gelmeye (düşünmemeye ve bilmemeye) alışkınız. Doğru alışkınız, pek fizik bilmemeye, bilime ve teknolojiye katkıda bulunmamaya. Düşüncelerimize sınırlar koymaya ve söylenildiği gibi düşünmeye.

Bölüm 9, soru 2.

Özdeş K, L çubuk mıknatısları tavana Şekil I deki gibi asıldığında, X, Y iplerindeki gerilme kuvvetlerinin büyüklükleri sırasıyla T_x ve T_y oluyor. L mıknatısı ters çevrilerek Şekil II deki gibi asılırsa T_x ve T_y değerleri için ne söylenebilir?

T_x T_y

A)                           Artar                                     Artar

B)                           Artar                                     Değişmez

C)                           Azalır                                   Azalır

D)                           Değişmez                            Değişmez

E)                           Değişmez                            Artar

Çözüm ve cevap doğru verilmiştir: T_x değişmez, T_y artar, yani cevap olarak E geçerlidir. Ama biz çocuklara sorular hazırlanırken, anlatılırken, koşulları belirli yapan, çözümü kesinleştiren ve düşünceleri derinleştiren fikirlerimizi sizlere ulaştırmak istiyoruz.

İplerdeki gerilmelerin nasıl değişeceğini görmek için iplerin yerinde veya onlarla birlikte kantarların da (dinamometrelerin) olması lazımdır. Hiç kimse mıknatısları tavana bu şekilde asmaz. Mıknatısları tavana asmak için kullandığı cismin kesinlikle mıknatıs duyarlılığı olmaması gerektiğini deney yapan kişi kesinlikle bilmelidir. Diğer yandan kullanılan mıknatıslar uzun ve ensiz değillerse birbirleri ile etkileşimi demir askı ve asıldıkları yerde bulunan metaller, (paramagnetik özellikle ferromanyetik maddeler) mıknatıs alanlarının kuvvet çizgilerinin şeklini bozar ve istenilen sonuca ulaşmak zorlaşır. Dinamometrelerin üst kısımları plastik olsa bile, içerdikleri demir yaylar zorluk yaratırlar. Bunları göz önüne alarak bir deney şekli düşünülmesi gerekir.

Böyle sorularda en önemlisi, sistemdeki iç kuvvetlerin etkisinin anlatılması olmalıdır.  Tavana iki mıknatıs şekildeki gibi asılmıştır. Mıknatıslar iç sistemi oluştururlar, askı ise bu sistemin dışındadır. Mıknatıslar arasındaki kuvvet iç kuvvettir ve bu kuvvetin büyük veya küçük olması üst ipteki gerilimi etkilemez, eğer bu sistemin askı veya tavanla etkileşmesi yoksa. Askı ile mıknatısın bir etkileşimi yok ise üst ipin gerilmesi yalnızca asılmış olan kütlelere bağlıdır. Doğal olarak mıknatıslar aşağıdaki cisimlerle de etkileşmemelidir.

Fizik 2 soruları.

Bölüm 8, soru 1:

K noktasında durgun iken serbest bırakılan bir bilye, düşey kesiti şekildeki gibi olan eğik düzlemle L noktasında esnek çarpışma yaparak  M noktasına ulaşıyor. Bilye KL yolu t sürede aldığına göre, LM yolunu kaç t sürede alır?

A)     B)2       C)     D)1        E)

Birincisi hem soruda hem de çözümde KL mesafesi çözüme uygun olan şekilde kısa çizilmemiş. İkincisi soru çözülürken soruda yazılmayan çok önemli yaklaşımlar kullanılmıştır. Bu nedenle çözüme uygun olan, soruda bulunması gerekli olan koşulları kapsamlı şekilde yazalım.

Havanın sürtünme etkisini ve hareketliliğini göz ardı ederek bir tam (mutlak) esnek bilyenin ilk hızının sıfır olma durumundan başlayarak serbest düştüğünü düşünelim. t zaman aralığından sonra bilye yatay ile 45⁰ lik açı yapan düzleme çarpsın. Bu düzlemin kütlesinin bilyenin kütlesine olan oranının çok çok büyük, düzlemin yüzeyi ayna gibi pürüzsüz (tamamen pürüzsüz yüzey bulma imkanı olmasa da)  ve mutlak sert olsun. Düzlemin uzunluğu büyük olsun ki, bilye yüzey üzerinden yansıdıktan sonra ikinci kere yüzeyle çarpışsın. Bilye düzlem ile birinci ve ikinci çarpışma arasındaki zamanın, t zamana oranı kaçtır? (Hatırlatalım ki kütlesi çok küçük olan cismin, kütlesi çok büyük olan cisimle mutlak esnek çarpışması geometrik optikteki ışık ışınının cisimlerden yansımasına benzer.)

Soru belirttiğimiz koşulların ışığında doğru olarak çözülmüş ve cevap B dir.

Bölüm 9, soru 1:

Özdeş X, Y yayları ile kütleleri sırasıyla m, 2m olan K, L cisimleri şekildeki gibi birbirine bağlanarak tavana asılıyor. Denge konumunda X yayında depolanan (esneklik) potansiyel enerji  Ex, Y yayında depolanan da Ey oluyor.

Buna göre, Ex/Ey oranı kaçtır?

( Yayların kütleleri önemsenmeyecektir.)

A)9/4       B)3/4        C)2/3       D)1/2       E)1/4

Soru doğru çözülmüş, eğer aşağıda yazdığımız, ama soruda verilmeyen bu koşullar geçerliyse. Birincisi yayların kütleleri, yüklerin kütleleri ile karşılaştırıldığında çok az olmaları gerekir. İkincisi çözümde kullanılan ifadelerin geçerli olması için kütleler yeteri kadar küçük olmalıdırlar. Eğer kütleler büyük iseler yaylar uzayarak esneklik limitine yaklaşa bilirler. Yukarıdaki yay bile bu limitten uzak kalmalıdır. Her ne kadar şekilde yayların gerilmeleri farklı çizilmeye çalışılmışsa da esneklik sınırları içinde olduğunun (Hook yasanın kullanılabileceğinin) belirtilmesi gereklidir.

Bölüm 10, soru 1:

Elektrik yüklü iletken K, L kürelerinin konumu ve bunlara ilişkin kuvvet çizgilerinin biçimi ile yönü şekildeki gibidir.

K nin yükünün büyüklüğü q_K, L ninki q_L d₁>d₂ olduğuna göre q_K, ve q_L nin büyüklükleri ve işaretleri için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

A) q_K, = q_L, ikisi de – işaretlidir.

B) q_K, < q_L, ikisi de – işaretlidir.

C) q_K, > q_L, ikisi de – işaretlidir.

D) q_K, > q_L, ikisi de + işaretlidir.

E) q_K, < q_L, ikisi de + işaretlidir.

Bilindiği gibi yükler küresel ve yaklaşık noktasal kabul edilme şartı belirtilirse, (şekilden öyle oldukları gözüküyor) iletken veya iletken olmamasının sorunun çözümü için bir farkı yoktur. İletkenin içinde yük olmuyor, ama yüzeyde dağlımı eşit potansiyelde olma koşulunu yerine getiriyor. Dielektrikler de ise elektrik yükleri bütün hacimde olabilir ve yüzeyde eşit potansiyelde olma koşulu gerçekleşmiyor. Bu nedenle soruda iletken sözüne pek ihtiyaç yoktur.

Sorunun cevabında: “Elektrik alan kuvvet çizgilerinde d₁ > d₂ olduğundan q_k > q_L olduğu anlaşılıyor. Kuvvet çizgilerinin yönü + yükten – yüke doğrudur. K ve L nin yükleri (-) dir.” Cevap doğru. Ama şekle bakıldığında K yüküne giren kuvvet çizgilerin çok daha fazla olduğunu görüyoruz, buda K yükünün fazla olması anlamına gelir. Diğer yandan kuvvet hatlarının + yükten çıkması  ve – yüklere doğru olduğu durumunda kabul olunduğunu biliyoruz, elektrik yükü uzayda yalnız olsalar da.

Bölüm 11, Soru 1:

K, L, M üreteçleri, X lambası ve özdeş R dirençlerinden oluşan şekildeki elektrik devresinde, X lambasından akım geçmiyor. Buna göre,

1. I. K nin elektromotor kuvveti M ninkinden büyüktür.
2. II. K nin elektromotor kuvveti L ninkinden büyüktür.
3. III. L nin elektromotor kuvveti M ninkinden büyüktür.

Yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur? (Üreteçlerin içdirençleri önemsenmeyecektir.)

A) Yalnız I         B) Yalnız II        C) I ve II          D) I ve III       E) II ve III

Çözüm için Kirchhoff kanunları kullanılabilir. Ancak böyle ve benzer soruların çözümü için kolaylık sağlayan önemli bilgiyi hatırlatalım. Birincisi elektrik devresinin bir kısmından elektrik akımı geçmemesi için bu bölgenin uçlarındaki potansiyel farkı sıfıra eşit olmalıdır. İkincisi elektrik kaynaklarının kutuplarının yerlerini değiştirmeden elektrik devresinin direnç bulunmayan kısımlarında istenilen yönde ve istenilen kadar kaydıra bilirsiniz. Bu soruda ise şekilde yukarıda ve aşağıda gözüken kaynakları kaydırarak ortadakinin yanına getirilmesi ile olur. Sonra kaynakların kutuplarının yerlerini karşılaştırarak soruyu çözmeyi kolaylaştıra bilirsiniz. Sorunun cevabı doğru olarak C verilmiştir ve bu cevaba gösterdiğimiz yöntemle hemen ulaşılabilir.

Bölüm 13, soru 1:

Şekildeki düzenekte noktasal K ışık kaynağının perdedeki M noktası çevresinde oluşturduğu aydınlanma şiddeti, düzenekte düzlem ayna varken E₁, düzlem ayna yokken de E₂ oluyor. Buna göre E₁/ E₂ oranı kaçtır?”

A)       B)      C)        D) C)

Cevap olarak 1 + (1/(2)^1/2 ) doğru verilmiştir.

Soru doğru çözülmüş sayılır, eğer aşağıdaki koşullar geçerli ise. Aydınlanma şiddeti M noktasının çok yakın bölgesinde incelenirse. Böyle olmasa incelenen bölgede aydınlanma homojen olmaz. Aynanın camı çok incedir, tam olarak pürüzsüzdür, ve üst yüzeyi ışığı hiç yansıtmıyor. İdeal olarak ayna camının arka kısmından yansıma %100 ve camın yüzeyleri ideal olarak birbirine paralel olmalıdır. Böyle olmasa ışık kaybı olur (saçılmalar ve farklı açılarda yayılma nedeni ile)  ve perdenin belirlenmiş bölgesine aynadan yansıyan ışık gelene göre çok az da olsa kaymış olur. Işığı yansıtan kısmın camın üst kısmında mı (optik laboratuarlarında bu tip aynalar kullanılır) arka kısmında mı olduğunun belirtilmesi gerekli olabilir. Alt kısmı yansıtan aynalarda ayna camının üst kısmından da yansıma olacak ayrıca camda ışığın soğurulması ve içinde çoklu yansımaların olması sonucunda çoklu görüntüler oluşacaktır. Sonuç olarak soru yazılırken düzlem aynanın başına ideal kelimesi eklenebilir.

Bölüm 14, soru 1:

O noktasında uç uca eklenmiş, farklı kalınlıktaki X ve Y yayları P, R duvarları arasına gerilmiştir. t₀ =0 anında hareket yönleri ve biçimleri Şekil 1 deki gibi olan iki atmanın, t₁ anında Şekil II de belirtilen K,L,M atmalarına dönüşmüş olduğu görülür.

Buna göre, K,L,M atmalarından hangilerinin hareketi ok yönündedir?

A) Yalnız K nin  B)Yalnız L nin   C) Yalnız M nin  D) K ve L nin    E)L ve M nin

Cevap L ve M doğru verilmiştir. Ama bazı incelikleri hatırlatmak gerekir.

P duvarı yönünde hareket eden atma duvardan yansıdığı zaman dalganın fazının 180 derece değişecek olması çözümde göz önüne alınmıştır ve bu atmanın t₁ zaman anında L atması olması varsayılabilir. Yayın ucu serbest ise ( yaklaşma olarak tam serbest uç olmasını mümkün kabul etsek de, gerçekte elde etmek mümkün değildir), oradan dönen (yansıyan) titreşimin fazı değişmez. Soru çözüldüğü zaman O noktasından yansıyan atmanın fazı hiç değişmemiş olarak ele alınmıştır. Gerçekte burada tam serbestlik şartı geçerli değil ve bu nedenle geriye yansıyan atma tam olarak K olamaz. Diğer yandan enerjinin korunmasını ve kayıplarını da göz önüne alınınca  K nın genliğinin de daha küçük gösterilmesi gerekirdi.  O noktasından geçerek aynı yönde hareket eden atmanın hareket hızının farklı olduğu da gösterilmişti. Bu güzel.

Soruda iki yayın kalınlıklarının farklı olduğu belirtilmiştir. Bu ifade ve yayların malzemelerinin farklı olabilmesi atmanın farklı hızlarla yayılmasına yol açacaktır.

Bölüm 15, soru 2:

Compton olayında λ dalga boylu bir foton, elektronla etkileştikten sonra, momentumun büyüklüğünün 1/3 ünü kaybederek saçılıyor.

Buna göre, saçılan fotonun dalga boyu kaç  λ dır?

A) B)      C)1     D)      C)

Cevap olarak  3/2 doğru verilmiştir. Ancak soruda belirtilenlerde (fiziksel olayın koşullarında) eksiklik vardır.

Elektromanyetik alanının parçacığının adı fotondur. Fotonun enerjisi elektronun atomdaki veya herhangi bir alandaki bağlanma enerjisinden az veya aynı mertebede olabilir. Bu şekilde olduğu zaman onun saçılması Compton saçılması olmaz. Compton saçılmasının gerçekleşmesi için fotonun enerjisi elektronun bağlanma enerjisinden çok büyük ve elektronun durgun enerjisi mertebesine yakın olmalıdır, yani kilo elektronvolt veya daha fazla.

Bölüm 17, soru 1:

Düşey kesiti şekildeki gibi olan düzenekte, iletken K, L levhaları arasındaki elektrik alanının büyüklüğü E_1, iletken M, N levhaları arasındakinin de E₂ dir. K levhası önünden ilk hızsız harekete başlayan bir proton d kadar saparak, perdeye O^’ noktasında çarpıyor.

Levhaların ve perdenin konumlarını değiştirmeden E₁ ve E₂ için aşağıdaki işlemlerden hangisi yapılırsa d uzaklığı kesinlikle küçülür?

1. A) Yalnız E₁ i azaltmak.
2. B) Yalnız E₁ i artırmak.
3. C) Yalnız E₂ i artırmak.
4. D) Hem E₁ i hem de E₂ azaltmak.
5. E) E₁ i azaltıp E₂ artırmak

Cevap olarak E₁ i artırmak verilmiştir. Burada cevap tam doğru değil ve çözümde yanlışlıklar içeriyor.

Birincisi sorunun koşullarında levhalar arasındaki mesafenin levhaların boyutları ile karşılaştırıldığında çok küçük olduğunu vurgulamak gerekir, yoksa aralarındaki alanlar homojen olmaz aynı zamanda levhaların şekillerinin de aynı olması gerektiğinin belirtilmesi unutulmamalıdır. Bu koşullar gerçekleşmez ise sorular daha yüksek seviyede olurlar ve onların çözümleri çok zorlaşır. Daha ötesi aşağıda kullandığımız ifadeler de kesinliklerini kaybederler.

Proton M, N levhaları arasında hareket ettiği zaman ona F=qE₂ kuvveti etki yapıyor ve o düşey yönde ivmeli hareket yaparak yolunu alır. Burada t zamanı protonun E₁ alanındaki kazandığı hız (v) ve M, N levhalarının şekilde görünen boyu (l) ile belirlenir, yani . Bu nedenle

(1)

olduğunu buluruz.

Protonun K, L levhaları arasında kazandığı hız kinetik enerji  mv² /2 = q E₁ d. Burada d; K, L levhaları arasındaki mesafedir. Bu ifadeden

(2)

olduğu bulunur. Şimdi (2) ifadesini (1) de kullanırsak

(3)

olduğu bulunur.

Protonun ilk önce yatay yolundan sapmasının büyük olması için levhalara bağlı parametrelerin y mesafesini nasıl etkilediğini (3) den görüyoruz. Soruda ise bu parametrelerden yalnız E₁ ve E_2’ nin etkileri ile ilgili bilgiler istenilir. (3) ifadesinden d (y) mesafesini kesinlikle küçülmesi için E₁ in artması ve E₂azalmasının gerektiği görünüyor. Buradan görüyoruz ki istenilen basit cevabı bulmak için bu denklemleri bulmaya bile gerek yoktur. Cevap şekle bakıldığında hemen anlaşılmaktadır.

Biz soruyu tam olarak çözdük, çünkü kitap da ki çözüm yanlışlık içeriyor ve tam değil. Kitap da ki çözümde q E₁ = mv²/2 yazılmış, yani solda kuvvet, sağda ise enerji. Bu yanlış. İkinci yanlış yazılan ifade de d = at²/2’dir. Bu ifadenin doğru olması için perdenin M, L levhalarının bittiği yerde durması gerekirdi. O ki proton M, N levhalarının arasından çıktığı andan itibaren sabit hız ile hareket eder.