Higidura eta Indarrak: Fisikaren Oinarrizko Kontzeptuak

Higidura

Gorputz bat higitzen ari da baldin eta erreferentzia-puntutzat hartutako beste gorputz batekiko duen posizioa aldatzen bada. Beraz, higidura erreferentzia-puntuarekiko erlatiboa da.

Higiduraren Deskribapena

Higidura bat zehatz deskribatzeko, ibilbidea eta posizioa ezagutu behar ditugu.

• Ibilbidea: Higitzen ari den objektuak, higikariak, ibiltzen duen lerroa da. Erreferentziaren arabera aldatzen da.
• Erreferentzia-puntua: Edozeinek balio du, hau da, aldakorra da.
• Posizioa: Higikariak une bakoitzean duen kokalekua da.
• Desplazamendua: Higikariak egiten duen posizio-aldaketaren neurria da. ∆s = s - s0
• Noranzkoa: Norantz higitzen den higikaria.
• Ibilitako Distantzia: Desplazamenduaren balio absolutua da. d = |s - s0| edo |∆s|
• Balio Absolutua: Aurkakoak diren bi zenbakiek balio absolutu bera dute, hau da, nahiz eta zenbakiek ikur desberdina izan, balio bera dute.

Abiadura

Denbora-unitatean ibilitako distantzia da abiadura.

• Bataz Besteko Abiadura (vm): Abiadura konstantean mugituta, higikariak denbora-unitate bakoitzean ibiliko lukeen distantzia. vm = ibilitako distantzia / igarotako denbora
• Igarotako Denbora: Amaierako denboraren eta hasierako denboraren diferentzia da. ∆t = t - t0
• Aldiuneko Abiadura: Higikariak une bakoitzean duen abiadura da.
• Magnitude Bektoriala: Noranzkoaren menpe dauden magnitudeak dira, adibidez: Abiadura. Higikaria + aldera mugitzen denean positiboa da, eta alderantziz.

Higiduraren Adierazpen Grafikoa

Higikari bat denboraren arabera nola leku aldatzen den ikusteko irudikatzen da. S-t aldagaiak erabiltzen dira. X ardatzean beti denbora egongo da, eta Y ardatzean beti posizioa. Zenbat eta malda handiagoa eduki, abiadura handiagoa edukiko du.

Higidura Uniformea (HU)

Higidura uniformearen higikariaren posizioa, une jakin batean, bi aldagairen mende dago: hasierako posizioaren (denbora neurtzen hasi zen uneko posizioaren) eta ondoren ibili duen distantziaren mende. Abiadura konstantea izaten da, eta negatiboa izan daiteke.

• Higidura Uniformearen Ekuazioa: s = s0 + vt
• Higidura Uniformearen Adierazpen Grafikoa:
  • Posizio-denbora (s-t) grafikoa lehen mailako zuzen bat da, eta zenbat eta malda handiagoa izan, orduan eta abiadura handiagoa du higikariak.
  • Abiadura-denbora (v-t) grafikoa konstantea da.

Azelerazioa

Denbora-unitate bakoitzean gertatzen den abiadura-aldaketa da. Positiboa edo negatiboa izan daiteke. Azelerazioa eta abiadurak noranzko bera badute, abiadura handitu egingo da; kontrako noranzkoa badute, abiadura txikitu egingo da.

Higidura Uniformeki Azeleratua (HUA)

Higikari batek uneoro daraman azelerazioa konstantea bada, hau da, segundoz segundo gertatzen den abiadura-aldaketa beti berbera bada, higikari horrek higidura uniformeki azeleratua duela esaten da.

• Higidura Uniformeki Azeleratuaren Ekuazioa: s = s0 + v0t + 1/2at²
• Higidura Uniformeki Azeleratuaren Adierazpen Grafikoa:
  • S-t grafikoa bigarren mailako parabola erdi bat da. Higikaria geldiunetik abiatzen bada soilik izango du hasiera koordenatu-jatorrian.
  • V-t grafikoa lehen mailako zuzen bat da.
  • A-t grafikoa konstantea da.

Gorputzen Erorketa Librea

Marruskadurarik gabeko erorketa librea gertatzen denean, altuera beretik abiatuta gorputz guztiek denbora bera behar dute lurrera erortzeko. Marruskadura baztergarria denean, lurrazalean gertatzen diren erorketak HUA dira, eta azelerazioaren balioa 9,8 m/s² da. Azelerazioa positiboa zein negatiboa izan daiteke, baina normalean gorputzak goitik behera erortzen direnez, negatiboa izaten da.

Elkarrekintzak

Indar bat badela esateko, bi gorputzen elkarrekintza behar da nahitaez. Elkarrekintza bi gorputzek elkarri egiten dioten eragina da, gehiago edo gutxiago nabaritzen diren aldaketak sortzeko gai den eragina. Elkarrekintza hauen neurria adierazteko erabiltzen da indarra.

• Elkarrekintza Grabitatorioak: Planeta-sistemaren eta sistema kosmiko guztien egonkortasuna ahalbidetzen du; unibertsoaren egitura zehazten du. Adibidez: Pisua.
• Elkarrekintza Elektromagnetikoak: Materiaren atomo eta molekulen mailako egonkortasuna ahalbidetzen du; atomo eta molekulen maila edo eskala horretan, materiaren egitura zehazten du. Adibidez: Indar elastikoa, elektrikoa, magnetikoa eta kimikoa.
• Ukipenezko Elkarrekintzak: Bi gorputzek elkar ukitzen badute.
• Ukipenik Gabeko edo Distantziako Elkarrekintzak: Bi gorputzak ez badaude kontaktuan.

Hooke-ren Legea

Gorputz elastiko batean sortutako deformazioa hari aplikatutako indarrarekiko zuzenki proportzionala da. Malguki bati masa bat zintzilikatzean, malgukiak jasandako luzapenaren eta egindako indarraren arteko erlazioa zuzenki proportzionala da.

F = K · ∆l // K = F / ∆l ← elastikotasun konstantea

• Dinamometroa: Indarrak neurtzeko gailua da, eta Hooke-ren legean oinarritzen da. Masa handiagoa = gehiago luzatzen da.
• Newtona: SIan indar-unitatea da.

Indarra

Gorputz baten gainean indarra egitean, deformatu edo higitu egin daiteke hau. Indarra bi gorputzen elkarrekintzaren intentsitatea neurtzen duen magnitudea da. Izaera bektoriala du, eta bere efektuen bidez neur daiteke. Ikuspegi zientifikotik begiratuta, gorputzek ez dute indarrik, energia baizik.

Nola Adierazi

• F letraren bidez.
• Gezi bat (→) jarri gainean bektorea denean.

Indar Unitatea

• Newton-a (N)
• Kilopondioa (kp)
• Pondioa (p)

Kilopondioa: Lurrak 1 kg-ko masari eragiten dion erakarpen-indarra adierazten du. 1 kg = 1 kilopondio / 1 kp = 9,8 N

Magnitude Bektoriala

Intentsitate, norabide eta noranzkoaren mende daudenak dira. Bektore baten bidez adierazten dira.

• Norabidea: Bektorearen marrak adierazten du. Bakarra da, eta bi noranzko izan ditzake. Angeluekin adierazten da.
• Noranzkoa: Bektorearen puntak adierazten du. Bi daude: ezkerrera eta eskuinera. Angeluekin adierazten da.
• Intentsitatea edo Modulua: Geziaren luzerak adierazten du. Indarra zenbatekoa den esaten du, zenbat N edo kp dituen.
• Aplikazio-puntua: Gezia abiatzen den muturra, hau da, indarrak eragiten duen leku zehatza.

Kontzeptu Orokorrak

Masa eta bolumena materiaren propietateak dira. Pisua, aldiz, erakarpen-indarra da, gorputzak hartzen duen propietate bat, dagoen lekuaren arabera aldatzen dena. Indarra elkarrekintza da. Gorputzak, indar baten eraginez, higidura aldatu edo deformazioa (plastikoa, elastikoa) jasan dezake.

• Magnitude Eskalarra: Unitatea eta unitate horretatik zenbat hartu den zehaztea nahikoa da. (Adibidez: Denbora = 5 min)
• Magnitude Bektoriala: Non, norantz... datuak ere agertu behar dira. Indarrak adierazteko erabiltzen da. (Adibidez: Indarra = 20 N)

Indarrak grabitate-zentroan eragiten du gorputz batean (sinplifikazio gisa).

Indar Sistemak (Indarren Konposizioa)

• Grabitate-zentroa: Gorputzaren indarra kontzentratuta dagoen tokia da.
• Orekatzailea: Gorputz bat orekan (hau da, geldi) egon dadin egin behar den indarra da. FA bezala adierazten da, eta erresultantearen aurkakoa da. F1 + F2 + FA = 0 izan behar da.
• Erresultantea: FR bezala adierazten da. Eragiten duten indar guztien batura bektoriala da. Indar guztiak batean jarriz egingo luketen eragina adierazten du.

Indar Konposizio Kasuak

1. Norabide eta noranzko bera: FR = F1 + F2
2. Norabide berdina eta aurkako noranzkoa: FR = F1 - F2 (180º-ko diferentzia)
3. Indar Konkurrenteak (puntu batean elkartzen direnak, angelua osatuz): FR = √(F1² + F2²)

   (Oharra: FR-ren graduak: 360 - neurtutakoa. FA-ren graduak: FR - 180)

4. Indar Paraleloak: FA · OA = F2 · OB
   • Norabide paraleloa, noranzko bera: Indar bat alde berean beste indarraren parean jarri, eta bestea beste aldean beste indarraren parean. Puntuak alde ezberdinetan.
   • Norabide paraleloa, aurkako noranzkoa: Indar bat alde berean beste indarraren parean jarri, eta bestea kontrako aldean beste indarraren parean. Bi puntuak alde berdinean.

Indar Bikotea

Ez du 0 punturik, ezin da orekatu. Beste indar bikote bat behar da horretarako.

Bektoreen Deskonposaketa

Indar bat deskonposatzeko paralelogramoaren eredua erabili behar da. FR ematen da, eta beste bien norabideak jakin behar dira.