Uhin-Higidura: Energiaren Transmisioa eta Eguneroko Adibideak

Uhin-higidura energiaren transmisio-era bat da, nolabaiteko perturbazio motaren baten bidez burututakoa, baina materiaren garraio netorik gabekoa. Espazioan hedatzen den perturbazio horri uhina deritzo.

Uhin Motak

Bi sailkapen egin daitezke hedatzeko orduan ingurune materiala behar izatearen ala behar ez izatearen arabera.

Uhin Mekanikoak

Izena mekanikoa duen perturbazio baten hedapena ingurune material elastiko batean zehar gertatzen da, uhinaren energia mekanikoa transmitituz. Horien adibideak dira soka batean eratzen direnak, likidoen gainazalekoak eta soinua.

Uhin Elektromagnetikoak

Energia elektromagnetikoaren transmisioa gertatzen da, bi eremu oszilakorren hedapenaren bidez, ingurune materialaren premiarik gabe.

Hedapen-Norabidearen Sailkapena

Beste sailkapen bat egin daiteke uhinen hedapen-norabideak inguruneko partikulen higidurarekin duen erlazioaren arabera:

Zeharkako Uhinak

Uhina zeharkakoa da baldin eta bere hedapen-norabidea perturbaturiko ingurunean sorrarazten duen oszilazioaren norabidearen perpendikularra bada. Uhin elektromagnetikoak zeharkakoak dira, baita soka batekoak edota uraren gainazalekoak ere.

Luzetarako Uhinak

Uhina luzetarakoa da baldin eta bere hedapen-norabidea perturbaturiko ingurunean sorrarazten duen oszilazioaren norabidearen paraleloa bada. Horien adibideak dira malguki batean sortzen direnak espirak konprimitzen direnean. Soinua ere bada uhin luzetarakoa.

Uhin Armonikoen Ekuazioa

Uhin-funtzioak, y, inguruneko puntu bakoitzeko elongazioa adierazten du dendoraren funtzioan. Hasierako denbora t0=0 hartuz eta hasierako fasea nulua izanik φ0=0, y(x,t)= Asin (wt-kx)

Terminologia

• Anplitudea, A (m): Puntu baten elongazio maximoa.
• Uhin-luzera, λ (m): Fasean dauden ondoz ondoko bi puntuen arteko distantzia.
• Periodoa, T (s): Uhinak uhin-luzera ibiltzeko eta oszilazio osoa egiteko behar duen denbora.
• Maiztasuna, f (Hz): Denbora unitateko uhin-kopurua. Periodoaren alderantzizkoa da.
• Pultsazioa, ω (s⁻¹): Periodoarekin erlazionatuta dago: ω = 2π/T
• Uhin-zenbakia, k (m⁻¹): Uhin-luzerarekin erlazionatuta: k = 2π/λ
• Hedapen-abiadura, v (m/s): Zein abiaduraz hedatzen den perturbazioa, konstantea da: v= λ/T edo v= λ f

Islapena eta Errefrakzioa

Islapena eta errefrakzioa ingurune batean hedatzen ari den uhina beste ingurune baten gainazalera heltzen denean gertatzen diren fenomenoak dira; adibidez: ispiluan islatzen den argia, airean bidaiatzen ari den argia uretan sartzen denean.

Islapena

Islapena deritzon fenomenoan, uhin bat bi inguruneren arteko banaketa-gainazalera iristean, uhina itzuli egiten da lehenengo ingurunera, uhinaren energiaren parte bat eramanez eta hedapen-norabidea aldatuz. Islapenean uhina ez da bigarren ingurunera pasatzen.

Islapenaren Legeak

1. Izpi erasotzailea, normala eta izpi islatua plano berean daude.
2. Eraso angelua, ê, eta islapen angelua, î, berdinak dira. Islapenean f, v eta λ ez dira aldatzen.

Errefrakzioa

Errefrakzioa fenomenoan uhin bat bi ingurune banatzen dituen gainazalera iristean, bigarren ingurunean sartzen da uhinaren energiaren zati bat eramanez eta hedapen-norabidea aldatuz. Errefrakzioa uhinaren abiaduraren aldaketaren ondorioz sortzen da.

Errefrakzioaren Legea

1. Izpi errefraktatua, normala eta izpi erasotzailea plano berean daude.
2. Eraso-angeluaren (e) sinuaren eta errefrakzio-angeluaren (r) sinuaren arteko erlazioa konstantea da, eta uhin-higidurak bi inguruneetan dituen hedapen-abiaduraren arteko erlazioaren berdina. Kantitate konstante horri (n21) bigarren inguruneak lehenengoarekiko duen errefrakzio-indize erlatiboa deritzo: sin e/sin r = v1/v2 = n2/n1

Errefrakzio-indizea, n, hutsarekikoa da, argiaren kasuan, hutsean duen abiadura “c” denez: n=c/v. Errefrakzioan: maiztasuna ez da aldatzen, hedapen-abiadura aldatzen da, ondorioz, uhin-luzera ere.

Muga Angelua eta Islapen Osoa

Muga angelua eta islapen osoa argia ingurune batetik errefrakzio-indize txikiagoko beste ingurune batera pasatzean gertatzen dena. Argi-izpia errefrakzio-indize txikiagoko ingurune batera pasatzen denean, normaletik urrunduz errefraktatzen da. Horrela, Snellen legearen arabera, eraso angelua handiagoa egitean, errefrakzio angelua ere handiagoa egingo da. Eraso angelu jakin baten kasurako, errefrakzio angelua 90ºC-koa izango da, errefraktatutako izpia ingurune biak banatzen dituen gainazalaren gainetik irtengo delarik. Eraso angeluak hori baino handiagoak badira, argi guztia islatu egiten da, hau da, islatu egiten da bakarrik. Fenomeno honi ISLAPEN OSOA deritzo.

Uhin Geldikorrak

Norabide berean baina aurkako noranzkoan hedatzen ari diren anplitude eta maiztasun bereko bi uhinen interferentziaz sortzen diren uhinei uhin geldikorrak deritze. Uhin-higidura ingurune mugatuetan hedatzean sortzen dira uhin geldikorrak, ingurunearen muturretan sorturiko islapenen ondorioz. Islapena gertatzean, islatutako uhina, jatorrizkoaren maiztasun eta anplitude berdinak ditu, eta biak gainezartzean sortzen da uhin geldikorra. Uhin geldikorrak, beraz, uhin-interferentziaren kasu partikular bat da.

Uhin Geldikorrak eta Anplitudea

Uhin geldikorretan puntu bakoitzak anplitude bat dauka: puntu batzuetan anplitudea nulua da (nodoa) eta beste batzuetan anplitudea maximoa da (sabelak).

Gainezarmenaren Printzipioa

Gainezarmenaren printzipioa: Ingurune batean hedatzen ari diren bi uhinen eragina aldi berean jasaten duen puntuak duen bibrazioa uhin bakoitzaren eraginez, zeinek bere aldetik, izango lituzkeen bibrazioen batura da.

Hari Bateko Uhin Geldikorrak

Bi Muturrak Finko Dituen Harietan

Harian eragindako bibrazioek eta muturretako islapenen eraginez uhin geldikorrak sortarazten dituzte. Hariaren muturreko puntuak nodoak dira, puntu horietan ez baitago bibraziorik. Bi nodoen arteko distantzia λ/2 da. Sokaren luzera uhin-luzerarekin dago erlazionatuta: L= n λ/2, n=1,2,3,4... Horrela, bibrazio modu normal bakoitzari dagokion maiztasuna kalkula dezakegu: f=v/λ. Maiztasunik txikienari (n=1) oinarrizko maiztasuna edo lehenengo harmonikoa deritzo; (n=2) bigarrena…

Mutur Bakarrik Finkaturiko Haria

Mutur finkoa nodoa da beti eta mutur askea, sabela. Nodo baten eta sabel baten arteko distantzia λ/4 da. Eta sokaren luzerarekiko erlazioa: L= n λ/4, non n = 1,3,5… Maiztasuna horrela kalkulatzen da: f=v/λ. Harmoniko bikoitirik EZ dago.

Hodi Bateko Uhin Geldikorrak

Bi Muturrekatik Irekitako Hodiak

Bi muturretan sabelak sortzen dira. Uhin-luzera kalkulatzeko: L = n . λ/2, non n=1,2,3, harmonikoaren zenbakia den. Maiztasuna kalkulatzeko: v = λ f ⇒ f = v/λ.

Mutur Bakarrik Irekitako Hodiak

Itxitako muturrean nodoa sortzen da eta irekian sabela. Uhin-luzera kalkulatzeko: L = n . λ/4, non n = 1,3,5. Maiztasuna kalkulatzeko: v = λ f ⇒ f = v/λ.