Galdera teorikoak Fisika hautaproba (1,2)

1. Higidura harmoniko sinplea posizio- bektorearen jatorria oreka-puntuan edo oszilazio-zentroan egonik eta indarra desplazamenduaren aurkako norantzakoa izanik, posizio-bektorearen proportzionala den indar erakarle baten eraginpean higitzen denean da. Gorputzak ibilbide zuzen baten gainean higitzen da. Honako ekuazio hau betetzen da;

X= A sin(ɷt + Ƴ₀)

               

HHSaren ezaugarriak:

-          Bibrazioa edo oszilazioa: joan-etorri oso bat da.

-          Oszilazio-zentroa, 0: higitzen denean, partikula iristen den muturreko bi posizioen arteko erdiko puntua.

-          Elongazioa, x: dagoen distantzia zentrotik higitzen den tarte arte.

-          Anplitudea, A: elongazioaren x balio maximoa da, m-tan neurtua.

-          Periodoa, T: oszilazio oso bat egiteko behar duen denbora seg-tan neurtua.

-          Maiztasuna, f: denbora-unitatean egindako oszilazioaren kopurua, Hz-tan neurtua. F = 1/T

-          Pultsazioa, ɷ: 2π denbora-unitatetan igarotako periodo kopurua.

ɷ= 2 π / T edo ɷ = 2 π f (rad/seg-tan neurtua).

               

HHSaren abiaduraren ekuazioa lortzeko deribatu egin behar dugu posizioaren ekuazioa denboraren funtzioan. Honelakoa da ekuazioa: v= A ɷ cos(ɷt+Ƴ₀)

            

Abiaduraren ekuazioa deribatuz lortzen da azelerazioaren ekuazioa: a=- ɷ² x. Azelerazioa proportzionala da elongazioarekiko eta aurkako noranzkoa dute.

        

  Adibidez, m masako partikula txiki bat L luzerako hari batetik (luzaezina eta masa arbuiagarrikoa) zintzilikatuz, eta pausaguneko posizio bertikaletik angelu txiki batez aldenduz, askatzean, penduluak HHSa jarraituko du. Horrek denbora bat izan beharko du oszilazio oso bat emateko. Nahiz eta angelua handitu edo txikitu, hari luzera berdina bada, denbora tarte berdina behar izango du. Aldiz, hariaren luzera aldatuta behar izandako denbora handitu edo txikitu egingo da.

 2.  Uhin higidura dimentsio batean energiaren transmizio era bat da, nolabaiteko perturbazio motaren baten bidez burututakoa, baina materiaren garraio netorik gabekoa. Espazioan hedatzen den perturbazio horri uhina deritzogu. Uhina norabide batean bakarrik hedatzen da.

Uhin zapal monokromatikoak etortzen diren uhinak fronte plano edo zapal batean heltzen dira eta esferiko antzera, gainera frekuentzia batekoak dira bakarrik.

             

Honako ekuazio hau betetzen da: y (t,x)=A sin [ɷt ± kx + Ƴ₀]. Uhin funtzioak, y  inguruneko puntu bakoitzeko elongazioa adierazten du. Honako ezaugarria hauek ditu;

- Uhinaren anplitudea, A: elongazioaren y balio maximoa, m-tan neurtuta.

- Uhin luzera, λ; bibrazio-egoera berean dauden ondoz ondoko bi punturen arteko distantzia minimoa da, m-tan neurtua.

- Periodoa, T; uhin higidurak uhin luzera bati dagokion distantzian hedatzeko behar duen denbora da, s-tan neurtua.

-Maiztasuna, f; inguruneko puntu batetik denbora-unitatean igarotzen diren uhinen kopurua da, Hz-tan neurtua.

- Uhin-zenbakia,  k; luzera-unitateko uhinen kopurua da, 2 π radianez biderkatuta.

- Ƴ₀;  HHSaren hasierako fasea adierazten du.

Uhinaren hedapen abiadura uhina transmititzen den distantziaren eta horretarako behar izandako denboraren arteko zatidura da. Uhin mekanikoen hedapen abiadura transmisioa gertatu den ingurunearen propietateen araberakoa da.

Honako ekuazio hau betetzen da; v= x f  edo v= x/T

-Zeharkako uhinak; Soka tenkatu bat igurtzi edo zirikatzen denean, perturbazioa sokan zehar propagatu egiten da. Berez, soka, oreka posizioan zuzena da, baina perturbazioak bere  forma aldatzen du: soka-elementuak sokarekiko perpendikularki mugitzen dira, eta beraz propagazio-norabidearekiko ere perpendikularki. Orokorrean, uhinetan, perturbazioaren norabidea eta propagazio-norabidea elkarren perpendikularrak direnean uhinari, zeharkako uhina deritzo. Horren adibide dira, sokak, olatuek, argia…

-Luzetarako uhinak: Uhinetan, perturbazioa eta propagazioa paraleloak badira, luzetarako uhinak deritze. Adibide inportantea soinu-uhinak dira, medio material batean barrena propagatzen direnean (solido, likido edo gasa). Uhina propagatzen ari denean, materialeko molekulek propagazioaren norabide berean oszilatzen dute. Baita malgukiak ere…