Fisika Oinarriak: HHS, Uhinak eta Eremu Elektrikoa

Fisika: Higidura Harmonikoa, Uhinak eta Elektrizitatea

Higidura Bibrakor Sinplea (HHS)

Higidura Periodikoak

Gorputz batek edo haren partikula baten higidura periodikoa du, denbora tarte konstante bat pasatuta haren posizioak, abiadurak eta azelerazioak balio berberak hartzen badituzte.

Higidura Bibrakorrak

Partikula batek higidura bibrakor edo oszilakorra du oreka-posiziotik alde batera eta bestera desplazatzen bada, eta denbora-tarte berdinetan haren posizioaren, abiaduraren eta azelerazioaren balioak errepikatu egiten badira.

HHSren Ezaugarriak

• Bibrazioa edo oszilazioa: Joan-etorri bat da.
• Oszilazio zentroa: Muturreko bi posizioen arteko erdiko puntua.
• Elongazioa: Aldiune bakoitzean partikula higikorretik oszilazio-zentrora dagoen distantzia.
• Anplitudea: Orekatik mutur batera dagoen distantzia, elongazioaren balio maximoa.
• Periodoa (T): Partikulak oszilazio oso bat egiteko behar duen denbora.
• Maiztasuna (f): Periodo batean egindako oszilazioen kopurua.
• Pultsazioa (ω): Minutu batean zenbat oszilazio egiten diren.

Osziladore Harmoniko Sinplearen Energia

HHSaren energia mekanikoa zinetikoa da, baina baita potentzial elastikoa ere.

HHS Ekuazioak

x = A cos (ωt + φ₀)
v = Aω cos (ωt + φ)
a = -Aω² sin (ωt + φ₀)

Uhin Higidura

Uhin Higidura: Energiaren transmisio era da, nolabaiteko perturbazio mota bidez burututakoa, baina materialen garraio netorik gabekoa. Espazioan hedatzen den perturbazio horri uhina deritzo.

• Hasierako perturbazioa puntutik puntura hedatzen da materiaren desplazamendu garbirik gabe, iturri igorle batetik abiatuz.
• Ingurune batean zehar energia transmisioa gertatzen da.
• Atzerapena dago hasierako perturbazioa sortzen denetik gero eta urrunago dagoen puntuetara iritsi arte.

Uhin Mekanikoak

Zeharkako uhina:

Bere hedapen-norabidea perturbaturiko ingurunean sorrarazten duen oszilazioaren norabidearen perpendikularra bada (adibidez, soka).

Luzetarako uhina:

Hedapen-norabidea perturbaturiko ingurunean sorrarazten duen oszilazioaren norabidearen paraleloa bada (adibidez, malgukia).

Uhin Harmonikoa

Ingurune elastiko batean HHS baten bidez perturbazio periodikoetan sortzen direnak (A=m, λ=m, T=s, f=Hz edo s⁻¹).

Uhin Funtzioa

Partikula bakoitzak denboraren funtzioan duen bibrazio-egoera deskribatzen duen adierazpen matematikoa HHSaren ekuazio bera da.

Uhin Zenbakia (k)

Uhin funtzioa erraztu egin dezakegu k sartuz, non k = 2π/λ den (uhin ekuazioa).

Eremu Elektrikoa eta Coulomb-en Legea

Bi karga puntualen arteko erakarpen edo alderapen indarra kargen balioen biderkadurarekiko zuzenki proportzionala da eta bien arteko distantziaren karratuarekiko alderantziz proportzionala (Coulomb-en Legea).

Indar Elektrikoaren Ezaugarriak

Indar honen ezaugarriak hauek dira:

Modulua:

Zuzenean Coulomb-en legetik lortzen dena.

Norabidea:

Kargaturiko bi partikulen zentroak lotzen dituen zuzenarena.

Norantza:

Elkarrekintzan parte hartzen duten kargen ikurren araberakoa: ikur bereko kargak alderatu egiten dira eta ikur ezberdinekoak erakarri.

Terminologia:

• F₁₂: q₁ kargak q₂ kargari egiten dion indarra.
• k: Proportzionaltasun-konstantea, ingurunearen araberako balioa duena. Hutsean eta airean 9x10⁹ balio du.
• r: Kargen arteko distantzia.
• u: Kargak biltzen dituen norabideko bektore unitarioa q₁-tik q₂-erako noranzkoan.

Indar Elektrikoen Ezaugarri Orokorrak

• Bektorialak.
• Norabidea: kargak biltzen dituen lerro zuzenaren norabidea.
• Distantziarako indarrak (ez da inguruko materialik behar eragin dezaten).
• Beti binaka (akzio-erreakzio printzipioa).
• Gainjartzearen printzipioa.

Eremu Elektrikoaren Intentsitatea (E)

Eremu puntu horretan jarriz gero karga positiboaren unitateak jasango lukeen indarra.

• Erradiada da (eremu zentrala).
• Eremuaren norantza Q kargaren zeinuaren araberakoa.

Eremu Lerroak

• Eremu elektrikoaren intentsitatea eremu-lerroen tangentearen ukitzailea da, norantza berdinean.
• Eremu-lerroen dentsitatea (azalera unitateko lerroarekiko perpendikularki jarritako gainazala zeharkatzen duten lerroen kopurua) eremu elektrikoaren moduluaren proportzionala da.
• Eremu-lerroak hainbat eta estuago, eremu elektrikoa hainbat eta bortitzago.

Gainazal Ekipotentzialak

Potentzial elektriko bera duten espazioko puntuak biltzen dituzte.

• Edozein puntutan, gainazal ekipotentzialak eta indar-lerroak elkarren perpendikularrak dira.
• Gainazal horretan buruturiko lana 0 da.
• Distantziaren menpekoa da.

Ekuazio Garrantzitsuenak

Higidura Harmoniko Sinplea (HHS)

x = A sin (ωt + φ₀); v = Aω cos (ωt + φ₀); v = ω √(A²-x²);
a = -Aω² sin (ωt + φ₀); a = -ω²x;
T = 2π/ω; f = ω/2π; F = ma; F = -mω²x; F = -Kx; K = mω²;
T = 2π √(m/k); E_z = ½ mv²; E_p = ½ Kx²; E = ½ KA²;
a_max = Aω²; v_max = Aω;
Pendulu sinplea: T = 2π √(L/g); ω = √(g/L);
E_p = mg(L - L cos α); E_p = mgh; h = L - L cos α; A = Lα

Uhin Higidura

V = λ/T; f = 1/T; v = λf; k = 2π/λ; ω = 2π/T;
y(t,x) = A sin(ωt + Kx + φ₀)

Eremu Elektrikoa

F = kQq/r² · u; E = kQ/r² · u;
E_p = kQq/r; V = kQ/r; W = Q(V_a - V_b)