Indar kontzerbakorrak

EFEKTU FOTOELEKTRRIKO

Efektu fotoelektrikoen bidez, zenbait gainazal metaliko argiaren eraginpean jartzen dira, elektroiak isuriz.

Efektu fotoelektrikoa aztertuta, honako fenomeno hauek gertatzen dira:

Igorritako elektroi kopurua argiaren intentsitatearekiko proportzionala da.

Elektroien emisioa gertatzen da erradiazio-maiztasuna gutxieneko maiztasun bat baino handiagoa denean, hori baita metal bakoitzaren berezko ezaugarria eta atalase-frekuentzia esaten zaio, f0.

Igorritako edo erauzitako elektroien energia zinetikoa erradiazioaren maiztasunarekiko proportzionala da, baina ez dago argiaren intentsitatearen mende, eta azken gertaera hori ezin da teoria klasikoaren bidez azaldu.

 Einsteinen azalpena teoria kuantikoaren bidez

Albert Einsteinek, ikusita zer muga zituen fisika klasikoak materiaren eta argiaren arteko elkarrekintza azaltzeko, efektu fotoelektrikoa azaldu zuen, erradiazioaren bi hipotesitatik abiatuta:

• Erradiazio elektromagnetikoaren energia ez da era jarraituan hedatzen espaziotik, modu diskretuan baizik, fotoien bidez, paketetan edo energia-kuantutan bilduta. 

• Metaletan elektroiak daude, eta nahiz eta barruan aske egon metalatik ateratzeko energia eman behar zaie, gehiago edo gutxiago metalaren arabera. 

• W0 lan-funtzioa da: elektroiak metaletik ihes egiteko behar duen energia minimoa. 

Atari-maiztasuna, f0, aurrekoan esan dugun bezala, efektu fotoelektrikoa gertatzeko behar den maiztasun minimoa da. Horrek esan nahi du horrelako maiztasuna duen fotoi baten energia dela, hain justu, metalaren erauzte-lana: 

FORMULA

Orduan, energia zinetikoa da:  formulas 

Edo beste modu batean esanda:    formulas 

Erradioaktibitatea material batzuek, susbstantzia erradioaktiboek, erradiazioak igortzeko
erakusten duten propietatea da. Erradiazio horiek gorputz opakuak zeharkatzeko, airea
ionizatzeko, plaka fotografikoak inpresionatzeko eta zenbait substantziaren fluoreszentzia
kitzikatzeko gai dira./
Erradioaktibitatea Henri Becquerel fisikari frantziarrak aurkitu zuen 1896an uranioaren
konposatu batzuekin lanean ari zela. Hasieran X-izpien antzeko erradiazio zela uste zuten
baina, Marie Curie-k, Pierre Curie-keta Rutherford-ek egindako ikerkuntzei esker badakigu
nukleotik datozen igorpenak direla.

α partikula
Helio-nukleoak dira, bi protoiz eta bi neutroiz osatutakoak:

Karga: 3,2.10-19 C Masa: 6,7.10-27kg
β partikula
Elektroi bizkorrak dira, nukleoko neutroien desintegraziotik datozenak, neutroi bakoitzak
protoi bat eta elektroi bat emanez:

Karga:-1,6.10-19C Masa: 9,1.10-31kg
γ erradiazioa
Erradiazio elektromagnetikoak dira, X izpiek baino maiztasun (eta energia) handiagoa
dutenak.
Karga: 0 Masa:0

Prozesu erradioaktiboen abiadura. Semidesintegrazio-periodoa.
Nukleo atomikoen desintegrazio naturalaren prozesuetan, desintegrazio-abiadura segundu
bakoitzeko gertatzen diren desintegrazio-kopurua da:
Desintegrazio abiadura = Aktibitatea=

dN N
dt

non: N= materialean desintegratu gabe dagoen nukleo-kopurua
λ = konstante erradioktiboa, nukleo erradioaktiboaren ezaugarria dena
diren.

FISIO NUKLEARRA

Fisio nuklearra erreakzio nuklear bat da, non masa handiko nukleo bat neutroiez
bonbardatuz, nukleo hori zatitu eta bi nukleo arin sortzen diren. Prozesu horrretan zenbait
neutroi eta energi kantitate handia askatzen dira. Fisiorako gehien erabiltzen diren
nukleoak uranio-235 eta plutonio-239 isotopoak dira:
Fisio-erreakzioen adibide bat behean adierazitakoa da: 2 formulas

Aktibazio-energia // Fisio erreakzioan sortzen diren produktuak hasierako U-235 baino egonkorragoak dira;
hala ere, berez, uranio atomoa ez da fisionatzen, aktibazio-energia bat behar du, neutroi
batez bonbardantzean lortzen duena. Horrela bitarteko produktu bat eratzen da, energia
handikoa eta berehala fisionatzen dena. (Goiko irudian begiratu).
Erreakzioa behin hasiz gero, hainbat neutroi askatzen dira. Neutroi horietako bakoitzak

beste uranio nukleo baten fisio eragiten du, eta erreakzioa azkar azeleratu egiten da, kate-
erreakzioa gertatzen da.

Prozesu ez-kontrolatuak
Prozesu hauetan sortutako neutroiak ez dira kontrolatzen eta erreakzioak leherketa
eragiten du, energia handia, erradiazioa eta hondakin erradioaktiboak sortuz. Prozesu hori
da bonba atomikoan gertatzen dena.
Prozesu kontrolatua
Askatutako neutroien abiadura moteldu egiten da substantzi egokiak (moderatzaileak)
tartekatuz (ura, ur pisutsua, grafitoa,.. ) Horrela erreakzioaren abiadura kontrolatzen da,
eztandarik ez da gertatzen eta askatutako energia aprobetxa daiteke. Hori da zentral
nuklearretan egiten dena.
Masa-galera eta energia
Fisio erreakzioetan askatzen den energia erreakzio hauetan gertatzen den masa galeraren
ondorioa da. Formulas / FORMULAS

FUSIO NUKLEARRA

Fusio nuklearra prozesu atomiko bat da, non bi nukleo arin biltzen diren gehiago pisatzen
duen beste nukleo bat osatzeko. Prozesu honekin energia kopuru handia igortzen da. / formula

Fusio nuklearra prozesu atomiko bat da, non bi nukleo arin biltzen diren gehiago pisatzen
duen beste nukleo bat osatzeko. Prozesu honekin energia kopuru handia igortzen da.

Aktibatze-energia
Fusio erreakzioan nukleoak hurbildu egin behar dira eta beraien arteko aldarapen elektrostatikoak gainditzeko energia handia behar da, aktibatze-energia izenekoa. Erreakzioa gertatzen denean izugarrizko energia askatzen da eta horrek mantendu egiten du erreakzioa.

Prozesu ez-kontrolatuak //  Fusio nuklearra izarren barruan (erreakzio termonuklear izenekoetan) gertatzen da,
eta horien sorkuntza eta distira energetikoa ematen dizkie. Adibidez, eguzkian,
fusioa gertatzen da, hidrogenozko atomoen isotopoak elkartuz helioa lortzen da, eta
horrek energia asko askatzen du.

Prozesu kontrolatua // Energia iturri hori elektrizitatea sortzeko prozesua oraindik fase esperimentalean dago.
Fusio-erreakzioak energia-iturri bezala erabiltzeko badaude zailtasunak: materia plasma
egoeran eta oso tenperatura altuan (150 milioi gradutan) egon behar da nukleoak
hurbiltzeko fusioa gerta dadin .ITER izeneko proiektuan fusioaren bideragarritasuna
ikertuko dute.

Masa-galera eta energia //
Fusio erreakzioetan askatzen den energia erreakzio hauetan gertatzen den masa
galeraren ondorioa da. Hasierako substantzien masa eta amaierako substantzien masa
neurtzen baditugu, produktuen masa erreaktiboena baino txikiagoa dela ikusiko dugu:

formulas

newton

Bi partikula materialek elkar erakarri egiten duten, bere masen biderkaduraren zuzenki
proportzionala eta beren arteko distantziaren karratuaren alderantziz proportzionala den
indar batez.F: masa partikula batek besteari egiten
dion indarra (indar grabitatorioak)
- G: grabitazio unibertsalaren konstantea
= 6.67x10-11 Nm 2 /kg 2  ---- m1, m2: masak --- r: partikulen arteko distantzia

Indar grabitatorioen ezaugarriak: // Indar-bektorearen norabide eta noranzkoa bi masak elkartzen dituen zuzenarena
da. Indarraren adierazpenean ageri den minus zeinuak adierazten duenez, F 12 eta u 1
bektoreek elkarren aurkako noranzkoak dituzte. Hau da, indar grabitatorioak beti dira
erakarleak.● Distantziarako indarrak dira; hots, urrunera eragiten dutenak. Ez da beharrezkoa
inolako ingurune materialik masen artean.● Beti ageri dira binaka. Bi indarrak modulu berekoak eta
norabide berekoak dira, baina aurkako noranzkokoak.
Akzio- eta erreakzio-indarrak dira: FORMULA● Grabitazio unibertsalaren konstantearen, G, balio
izugarri txikia denez, erakarpen-indarra hautemanezina da, bi masetako bat
ikaragarri handia izan ezean.

eremu intentsitatea: // Masa batek bere inguruan sortzen duen grabitazio eremua aipatutako masaren eraginpean
dagoen eremuan objektu bat jartzen dugunean nabaritzen dugu, izan ere, eraginpeko eremu
horretan objektua jartzean indarra jasango du, MODULUA: Grabitazio Unibertsalaren Legeak adierazten duena. Non m gorputzaren masa,
M L Lurraren masa eta R gorputzaren zentrotik Lurraren zentroraino dagoen distantzia diren.FORMULA- NORABIDEA: gorputzen zentroak lotzen dituen zuzenarena. Beraz, eremu grabitatorioa
eremu zentrala da. NORANTZA: aurreko atalean ikusi dugun bezala eta aurkako norantza dute eta, ondorioz,
indar hau beti erakarpenezkoa da.

FORMULA

INDAR EREMU

Indar-eremua kontserbakorra da partikula bat A puntutik B puntura eramateko eremuaren
indarrek egindako lana hasierako eta amaierako puntuen mende baino ez dagoenean, haun
da, egindako bidearen mende ez dagoenean.
Eremu kontserbakorraren definiziotik bi propietate ondorioztatu daitezke:
● Ibilbide itxian eremuak egindako lana nulua da.

● Magnitude berezi batek hasierako eta amaierako puntuen artean dauden aldakuntza
modura adieraz daiteke eremuak egindako lana: FORMULA

Indar bat ez kontserbakorra da, bi puntuen artean higitzean indarrak egindako lana
ibilbidearen araberakoa denean. Kasu honetan ez dago indar horrekin lotutako energia
potentzialaz hitz egiterik. Indar ez kontserbakorra da, adibidez, marruskadura indarra.
Energia potentzial grabitatorioa
m1 masako partikulak puntu batean sorrarazten duen eremu grabitatorioa indar zentralen
eremua da, eta puntuan dagoen distantziarekiko mendekotasuna baino ez dauka (simetria

esferikoduna da). FORMULA  /// Ezaugarriak: Energia potentzial grabitatorioa nulua da infinituan
-Bi partikulak elkarrengana hurbilduz gero (r txikiagotzen da), haien energia potentziala txikiagotzen da eta alderantziz.
-Lurraren energia potentzial grabitatorioa: FORMULA //// Potentzial grabitatorioa masa puntual edo esferiko batean Potentzial grabitatorioa eremu grabitatorio batean kokaturiko masa-unitatearen energia potentziala adierazten du. M masatik distantzia infinitura (r∞) dauden puntuei potentzialaren zero balioa esleituz gero, honako hau lortuko dugu: Espazioko puntu bateko potentzial grabitatorioa da masa-unitatea puntu horretatik infinituraino eramatean eremu grabitatorioak egiten duen lana. A puntutik B puntura m masa eramaten bada, eremu grabitatorioak buruturiko lana honako hau izango da: a - V b  Masa horren energia potentzial grabitatorioa ondoko eran dago erlazionaturik puntu.   horretako potentzial grabitatorioarekin Energia mekakniko  E m = E p + E z 

KEPLER

1.Legea: planetatik eguzkiaren inguruan biraka ari dira orbita eliptikoak deskribatuz, eguzkia elipsearen foku batean dagoelarik.DIBUJO.

2.Legea: Eguzkiarekiko edozein pplaneten posizio-bektoreak, denbora berdineko elipsearen zazlera berdinak betetzean ditu.DIBUJO

3.Legea: Planeta bakoitzek orbita ososa betetzeko behar duen denboraren karratua ( eguzkiaren inguruan bira doa emateko denbora ), planetatik eguzkiraino duen batez besteko distantziaren kuboarekiko zuzenki proportzionala da. FORMULA / T: Bi planeten biraketa-periodoak dira / a: orbiten ardatzerdi handiak (konstantea)  /r: batez besteko distantzia edo erradioa DIBUJO

Lege hau frogatzeko, planeta baten higidura zirkularra hartuko dugu kontuan:
Abiadura orbitala: eta azelerazio normala: n
Bestetik, badakigu indar grabitatorioak eragiten duela planetaren gainean. Grabitazio
unibertsalaren adierazpena ordezkatzen badugu:
g n2

Non konstantea den planeta guztietarako Lege honek eguzki sistemarako ez ezik, beste
izar eta planetentzako ere balio du. Horrela, planeta ezezagun baten satelite baten biraketa
periodoa T eta erradio orbitala r ezagutu ezkero, planetaren masa kalkulatu dezakegu.

INDAR LERROAK

Masa batek bere inguruan sortzen duen eremu grabitatorioaren magnitudeak bi dira: eremuaren intentsitatea, g (bektorea) , eta potentziala, V.Biak era grafiko batean adieraz daitezke:
- intentsitatea eremu lerroen bidez eta - potentziala gainazal ekipotentzialen bidez.

Eremu lerroak /// Indar lerroak noranzkoa duten lerroak dira eta eremuaren puntu bakoitzean, eremuaren
intentsitate-bektorearekiko ukitzaileak dira eta noranzko berekoak, eremuan masa bat
kokatuz gero, horrek egingo lukeen ibilibidea adierazten dutelarik.
Bestalde, eremu lerroen dentsitatea (lerroekiko perpendikularki kokatutako azalera unitate
bakoitza zeharkatzen duen lerro kopurua) eremu grabitatorioaren intentsitatearen
moduluarekiko proportzionala izan behar da. Honen arabera eremu grabitatorioak
intentsitate handiagoa du eremu lerroak ondo-ondoan aurkitzen diren eskualdeetan.
Eremu lerroak ezin dira elkarren artean ebaki. Hori gertatuz gero, puntu horretan
eremuaren intentsitateak bi balio ezberdin hartuko lituzkeelako puntu berean. / DIBUJO

Gainazal ekipotentzialak /
Gainazal ekipotentzialak, balio bereko potentzial
grabitatorioa duten puntuek osatzen duten
gainazalak dira.
● Gainazal ekipotentzialak eremu-lerroekiko
perpendikularrak dira edozein puntutan.
● Masa bat gainazal ekipotentzial bereko
puntu batetik bestera eramatean eremu
grabitatorioak egiten duen lana nulua da:
Gainazal ekipotentzialean V A = V B → W A→B =
m·(V A - V B )=0
● Masa puntualaren kasuan, energia
potentzialak balio bera du masatik
distantzia berdinera dauden puntu
guztietan. Ondorioz, gainazal ekipotentzialak esfera zentrokideak dira, eremua
sortzen duen masa esfera guztien zentroan egonda.

COULUMB

Lege horrek ezartzen du zeinu desberdineko (edo berdineko) bi karga elektriko puntualen
arteko erakarpen-indarra (edo arbuioa) zuzenean proportzionala dela kargen balioaren
biderkadurarekiko, eta alderantziz proportzionala haien arteko distantziaren karratuarekiko: FORMULA

K, proportzionaltasun konstantea da eta 9·10 9 da.

Indar elektrikoen ezaugarriak: ////● Indar elektrikoa urrutiko indarra da: nahiz eta bi kargak kontaktuan ez egon indarra
beti sortzen da.● Kargaturiko bi partikulen zentroak lotzen dituen zuzenaren norabidea hartuko du.● Kargak zeinu berekoak badira, elkar alderatzen dute.● Kargak zeinu ezberdinekoak badira, elkar erakartzen dute.● Horietako kasu bakoitzean, bi indarrek modulu eta norabide berdina dute, baina
kontrako noranzkoetan eta gorputz desberdinetan eragiten dute. (Akzio-erreazioaren
legea) /////Eremu elektrikoa: Gorputz kargatu batek karga elektrikoa edukitzeagatik bere inguruko espazioan sortzen
duen perturbazioari eremu elektrikoa deritzo. Espazioko zonalde horretan beste karga elektriko
bat kokatzen denean, bere gainean indar elektriko bat agertuko da.

Eremu elektrikoaren intentsitatea / Eremu elektrikoa definitzeko eremuaren intentsitate magnitudea definituko dugu, eremuaren puntu bakoitzean balio desberdin bat hartzen duena. Espazioko puntu bateko eremuelektrikoaren intentsitatea, puntu horretan karga positiboaren unitatea jarriz gero, karga horrek jasango lukeen indarra da: FORMULA

Ondorioz, Q karga batek P puntu batean sortzen duen intentsitatearen balioa kalkulatzeko nahikoa da puntu horretan beste karga bat, q, kokatzea eta indarraren eta kargaren arteko
zatidura egitea. Karga horren gaineko indarra Coulomb-en legeak ematen digu: FORMULA

Eremu lerroak// Espazioko eskualde batean dagoen eremu elektrikoa grafikoki adierazteko, indar lerroak
erabiltzen dira. Indar lerroak espazio horretan kokatutako karga positibo batek jarraituko lituzkeen
ibilbideak dira.