Indar-eremu kontserbakorrak eta ez-kontserbakorrak. Energia potentzial grabitatorioa

Kepler.

Lehenengo legea. Planetek Eguzkiaren inguruan biraka ari dira orbita eliptikoak deskribatuz, eta Eguzkia elipsearen foku batean kokatuta dago. Planetak Eguzkiraino duen distantzia minimoari perihelioa esaten diogu, eta Eguzkiraino duen distantzia maximoari afelioa.

Bigarren legea. Planeta batek Eguzkiarekin lotzen dituen lerro zuzenak azalera berdinak ekortzen ditu benbora-tarte berdinetan. Planeta Eguzkitik urruti dagoenean bere abiadura motelagoa da, eta Eguzkitik hurbilago dagoenean bere abiadura bizkorragoa da.

Hirugarren legea. Planeta bakoitzak orbita osatzeko behar duen periodoaren karratua orbitako ardatzerdi handiena(a1 eta a2) kuboarekiko proportzionala da. T2=KxR3

Grabitazio unibertsalaren legetik abiatuta, 3 legea frogatzea. Edoizein satelitek, planeten inguruan, orbita zirkularretan deskribatzerakoan, ibilbidearekiko perpendikularra den indar baten eraginpean egon behar da. Indar honek, planetaren erakarpen grabitatorioa, azelerazio normal batez satelitearen abiaduraren norabidea eraldatzen du.

Coulomb.

Geldiunean dauden bi karga elektriko puntualek, karga horien arteko biderkadurarekiko zuzenean proportzionala den, eta karga horien arteko distantziaren berbidurarekiko alderantziz proportzionala den indarrarekin erakartzen edo aldaratzen dute elkar.

Eremu elektrikoa.

Indar elektriko urrutiko indarra denez, eremu elektrikoa deituriko eremu bektoriala defini daiteke. Eremu elektrikoa geldiunean dagoen karga elektriko batek inguruko espazioan sortzen duen perturbazioa da. Karga guztiek sortuko dute perturbazio bat espazioan, baina bigarren kargak perturbazio hori jasan egingo du eta bi kargen artean eratzen duen eremuaren arteko interakzioak indar bat sortzen du.

Karga puntual edo esferiko batek sortutako eremu elektrikoa.

Q karga batek P puntuan sorturiko eremu eletrikoa kalkulatzeko, P puntuan probazko q karga jarriko dugu. Q kargak q kargari egiten dion indarretik abiatuta, Coulomb-en legearen arabera.

Indar lerroak.

Indar lerroak ezin dute elkar gurutzatu. Puntu bakoitzeko indar lerro bakarra igaro daiteke. Eremu bektorea indar-lerroarekiko ukitzailea da puntu bakoitzean eta hauen norabidea eta noranzkoa eremu elektrikoaren berdina da. Eremu-lerroa zuzena denean bakarrik dator bat karga positibo baten ibilbidearekin

Fotoelektrikoa.

Gainazal metaliko batzuk argiaren eraginpean jartzean(argi ikusgaia edo ultramorea), gainazal horiek elektroiak igortzen zituzten(fotoelektroi izenekoak). Fenomeno horri efektu fotoelektrikoa deritzo.

Fisika azaltzen ez dituen fenomenoak:

Emisioa edo igorpena f maiztasuna maiztasun minimo bat abino handiagoa denean gertatzen da soilik. Efektu fotoelektrikoa argiaren edozein maiztasun gertatu beharko litzateke, argiaren intentsitatea behar bezain handia izanez gero. Elektroien igorpena dagoenean, igorritako elektroien kopurua argiaren intentsitatearekiko prportzionala da. Igorritako edo ateratako elektroien energia zinetikoa orduan eta handiagoa da zenbat eta handiago izan erradiazio erasotzailearen maiztasuna.

Beraz, Einsteinen teoria kuantikoak erantzuna eman zien ikuspuntu klasikotik azalpenik ez zuten efektu fotoelektrikoaren alderdi batzuei:  Elektroi bat erauzteko behar den energia minimoa W0 denez, EZmax= 0 denean, fotoiak energia hau eman behar dio gutxienez elektroiari: hf= W0 (non f=f0). Erradiazioaren maiztasuna f0 baino txikiagoa bada, ezin izango da fotoelektroirik erauzi. Argiaren intentsitatea handiagoa bada, fotoien kopurua handiagoa izango da eta beraz, fotoelektroien kopurua eta korrontearen intentsitatea ere handituko da. Horrek ez du alderazten fotoi bakoitzaren energia, hf, eta ondorioz, ez du aldarazten fotoelektroi bakoitzaren energia zinetikoa.

Fisio nuklearra.

Erreakzio nuklearrean, nukleo astun bat neutroiz bonbardatuz, nukleo hori zatitu eta bi nukleo arin sortzen dira. Prozesu honetan neutroiak eta energia kantitate handia askatzen da. Uranio-235 isotopoa.

Aktibaze-energia.

Fisioan sortzen diren produktuak jatorrizko nukleoa baino egonkorragoak dira. Hala ere, fisio prozesua gauzatzeko nahitaezkoa da aktibazio-energia bat, nukleoak neutroia irensteko behar duena, hain zuzen ere.

Prozesu kontrolatua. Fisiozko zentral nuklearretan fisioan askatutako neutroiak kontrolatzeko neutroiak xurgatzeko materialak erabiltzen dira eta prozesuaren abiadura moteldu egiten da, leherketa erkidituz. Horrela, fisioan askatzen den energia aprobetxatu egin daiteke.

Ez kontrolatua. Kasu honetan ez da elementu kontrolatzailerik erabiltzen gehiegizko neutroiak xurgatzeko, eta erreakzioa leherketa modura burutzen da.

Masa galera. Fisio erreakzioan gertatzen den masa galeraren ondorioa da. Galtzen den masa hori energia bihurtzen da Einstein-en ekuazioaren arabera. E=Δm.C2

Loturaren energia. Mekanika erlatibistaren arabera, ΔE energia aldakuntza erlazionaturik dago Δm masa-aldakuntzarekin. Honela, nukleoiek bere masaren parte bat galtzen dute nukleoa eratzean. Z protoiz eta (A-Z) neutroiz eratutako nukleoaren masa(masa nuklearra) beti da protoi eta neutroi askeen masen batura baino txikiagoa. Bien arteko diferentzia(Δm), masa-galera deritzona. Δm=(Zmp+(A-Z)mn)-Mn

Newtonen grabitazio unibertsalaren legea.

Unibertsoko gorputz guztiek elkar erakatzen dute, bere masen biderkadurarekiko zuzen proportzionala eta beren arteko distantzien berbidurarekiko alderantzizko proportzionala den indar batekin. Indar honi indar edo elkarrekintza grabitatorioa esango diogu. F=GxMm/r2

Urrutiko indarrak dira; bi gorputzak ez dira kontaktuan egon behar bestearen eragina sentitzeko. Bi gorputz oso urrun badaude haien erakarpen indarra beren masaren araberako izango da. Distantzia oso handia izan arren, izugarrizko masa badaukate 2 gorputzak edo gutxienez bat erakarpena handia izaten jarraituko da.

Planeten higidura osateko, bi masen arteko erakarpen-indarrak indar zentripetuarena egiten du. Erakarpen grabitatorioaren iturria masa da. Pisua edo lur-gainazalaren hurbil dauden objektuen grabitatea indar honen kasu partikularra da.

Akzio-erreakzio printzipioari esker, masa batek beste masa bati indarra eragiterakoan, bigarrenak lehenengoari ere indar berdina(baina aurkako noranzkoan)eragingo du. 

Eremua eta intentsitatearen definizioa.

Eremu fisikoa espazioko eremu bat da, bertako puntu bakoitzari magnitude fisiko bat ezar diezaiokegula, eskalarra zein bektoriala.

Indar-eremuak:Urruneko indarrek eragiten duten espazioko eremuak.

Grabitazio-eremua gorputz guztiek inguruan duten espazioan sortzen duten perturbazioa da. Perturbazio horren intentsitatea, sortzen duen gorputzaren masaren eta distantziaren araberakoa da.

Masa puntual edo esferiko baten grabitazio-eremua

Masa puntualak sortzen duen grabitazio-eremua norabide erradiala du eta beti masarantz bideratuko da.

-Masa puntuala edo bertaraino dagoen r distantziaren araberakoa da.- Simetria esferikoa eta norabide erradiala du, gainera zeinu negatiboa duenez masa puntualerantz orientatzen da.

Gainezarte-printzipioa:n masa puntualek sortzen duten grabitazio-eremua, masa bakoitzak puntu horretan sortzen duen eremua guztien arteko batura bektoriala da.

Masa esferikoa bada: Esfera homogeneoa edo masa geruza zentrokideetan banatua duen esfera baten kanpoaldeko grabitazio-eremua, antzeko masa duen puntu material batek esferaren zentroan jarrita sortuko lukeenaren berdina izango da.

Indar kontserbakorrak eta ez kontserbakorrak.

A puntutik B puntura partikula bat eramateko eremuaren indarrek egiten duten lana soilik hasierako eta amaierako puntuen menpean dagoenean, hau da, egindako ibilbidearen araberakoa ez denean, indarrari kontserbakorra esango diogu. Eremuak egindako lanak energia potentzialaren aldakuntzaren aurkako balioa hartuko du. 

Ibilbide itxian eremuak egiten duen lana nulua da; indar kontserbakorra izanda, bakarrik hasierako eta bukaerako posizioaren menpekoa izango da. Bi posizioak kointziditzen direnez, lana nulua izango da

Bi punturen artean higitzean, indarrak egiten duen lana ibilbidearen araberakoa denean indar ez kontserbakorra dela esaten da. Kasu honetan, ez dago energia potentzialik, adibidez, marruskadura indarra.

Energia potentziala

m1 eta m2 , bi masa puntualen arteko energia potentziala kalkulatzeko,m1 finko dagoela suposatuko dugu eta m2-ren gaineko indar grabitatorioak egindako lana kalkulatuko dugu, infinitutik ra posiziora ekartzeko (infinituko energia potentziala nulua dela suposatzen da).

Formula aplikatzeko, hauxe izan behar da kontutan: Energia potentziala beti izango da negatiboa, bi masak hurbiltzean, energia potentziala txikitu behar delako, eta energia potentziala negatiboa ez den kasu bakarrean, bi masak infinituki urrunduta dagoenean izango da (energia potentziala 0 dela). Bi masak hurbiltzen direnean, energia potentzial grabitatorioa txikitzen da.  Bi masak urruntzen direnean, energia potentzial grabitatorioa handitzen da.