Uhin-higidura dimentsio batean: ekuazioa, magnitudeak eta uhin motak

1. Uhin-higidura, dimentsio batean

Ekuazioa. Magnitudeen definizioa. Hedapen-abiadura

Zeharkako eta luzetarako uhinak bereiztea. Adibideak

Sarrera

Uhin-higidura zer den laburki azaltzea: energia-transmisioa, materia-garraio garbirik gabe, perturbazio motaren baten hedapenaren bidez. Argiak eta tarte bakoitzak adierazten dute uhina, ez dagoen materia.

Zenbait uhin mota bereiztea, irizpidearen arabera: mekanikoak eta elektromagnetikoak, zeharkakoak eta luzetarakoak.

Uhin-higidura

Uhin-higidura energiaren transmisioa da, nolabaiteko perturbazio motaren baten bidez burutua, baina materiaren garraiorik gabea. Espazioan hedatzen den perturbazio hori uhina deritzo.

Uhinen sailkapena egin dezakegu, hedatzeko orduan ingurune materiala beharrezkoa den ala ez den kontuan hartuz.

Uhin mekanikoak (adib.: soinu-uhinak)

Izaera mekanikoa duen perturbazio baten hedapena ingurune material elastiko batean gertatzen da, uhinaren energia mekanikoa transmitituz. Ingurune materiala airea, soka bat edo beste edozein izan daiteke; ezinbestekoa da uhina sor dadin.

Uhin elektromagnetikoak (adib.: argi ikusgaia)

Energia elektromagnetikoaren transmisioa gertatzen da, bi eremu oszilatzaileren —elektrikoa eta magnetikoa— hedapenaren bidez, ingurune materialen premiarik gabe. Izan ere, uhin horiek espazioaren egoera elektriko eta magnetikoaren aldakuntza periodikoak dira, eta horregatik hutsean ere hedatzen dira.

Zeharkako eta luzetarako uhinak bereiztea. Adibideak

Uhin mekanikoak, uhinen hedapen-norabideak ingurunean dauden partikulen higiduraren arabera sailka daitezke:

• Zeharkako uhinak: bere hedapen-norabidea perturbaturiko ingurunean sortarazten duen oszilazioaren norabidearen perpendikularra bada. Adib.: soka.
• Luzetarako uhinak: bere hedapen-norabidea perturbaturiko ingurunean sortarazten duen oszilazioaren norabidearen paraleloa bada. Adib.: soinu-uhinak.

Ekuazioa. Magnitudeen definizioa. Hedapen-abiadura

Uhin-higidura guztien artean bereziki interesatzen zaizkigunak uhin harmonikoak dira. Ingurune elastiko batean higidura harmoniko sinple baten bidez sortutako perturbazio periodikoetan sortzen direnak dira. Haien ekuazioa honako hau da:

y(x,t) = A·sin(kx − wt)

Ekuazioan agertzen diren magnitude bereizgarriak honela definitzen dira:

• Uhinaren hedapen-abiadura, v: uhina transmititzen den distantziaren eta horretarako behar izandako denbora-tartearen arteko zatidura da (v = l·f). SI sistemako unitatea m/s da.
• Uhinaren anplitudea, A: oszilazioa inguruneko partikulek duten elongazioaren, y, balio maximoa. SI sistemako unitatea metroa da, m.
• Uhin-luzera, l: bibrazio-egoera berean dauden bi puntu jarraituen arteko distantzia minimoa. SI sistemako unitatea metroa da, m.
• Periodoa, T: uhin-higiduraren uhin-luzera batekin lotutako distantzia hedatzeko behar duen denbora. Edo bestela esanda, puntu bateko oszilazio osoa burutzeko behar den denbora. SI sistemako unitatea segundoa da, s.
• Maiztasuna, f: ingurunеko puntu batetik denbora-unitatean igarotzen diren uhinen kopurua. Beste era batera ere defini daiteke: ingurunеko puntu bakoitzak denbora-unitatean burutzen dituen oszilazio osoen kopurua. SI sistemako unitatea s^-1 edo hertza (Hz) da.
• Pultsazioa, w: 2π denbora-unitatean igarotako periodo kopurua (w = 2π·f). Pultsazio-unitatea rad/s da.
• Uhin-zenbakia, k: luzera-unitateko uhinen kopurua, 2π pradianez biderkatuta. SI sistemako unitatea m^-1 da.