Osziladoreak eta Uhinen Hedapena: Teoria eta Ekuazioak
Osziladoreak eta Uhinen Propietateak
Osziladore Indargetua eta HHS
Higidura Harmoniko Sinplean (HHS), osziladorearen anplitudea konstante mantentzen da.
Osziladore indargetua: Motelgailua daramate oszilazioen energia xurgatzeko. Marrazkia egiteko azterketa:
- Fb indar biskozua: Abiaduraren aurka doa eta proportzionala da. F = ma.
- Ekuazio diferentziala:
diff(x,2) + diff(x)/s + w0^2 * x = 0(osziladore indargetuen ekuazioa).
Q Kalitate Faktorea
Metatutako eta disipatutako energiaren arteko erlazioa ematen du:
- Q > 0,5 (Indargetze txikia edo "azpi-indargetua"): Denbora pasa ahala, energia eta oszilazioen anplitudea txikiagotuz doaz.
- Q < 0,5 (Indargetze handia edo "gain-indargetua"): Ez dago oszilaziorik; sistema zuzenean eta poliki bueltatuko da oreka-punturara.
- Q = 0,5 (Indargetze kritikoa): Ez dago oszilaziorik; sistema oreka-punturara azkarren iritsiko da.
Osziladore Behartua eta Erresonantzia
Osziladore behartua: Sistemaren gain oszilakorra den indar bat aplikatzen denean gertatzen da.
F(t) indar oszilakorra bada, f = ma jarraituz: diff(x,2) + diff(x)/s + w0^2 * x = (F0/m) * cos(wt).
Soluzioak bi osagai ditu:
- Iragankorra: Osziladore indargetuarena; denbora pasa ahala desagertuko da.
- Iraunkorra: Kanpo-indarrak inposatutakoa.
Erresonantzia: w = w0 denean ematen da. Oszilazioen anplitudea maximoa da; b oso txikia bada, oszilazioak infinitura doaz. Indarra eta abiadura fasean daude.
Uhinen Interferentzia
Interferentzia: Ingurune batean bi uhin edo gehiago hedatzen direnean, puntu jakin bateko perturbazioa bertara heltzen diren uhinen erresultantea da.
P puntuko perturbazioaren intentsitatea anplitudearen karratuarekiko proportzionala denez: I = I1 + I2 + 2√(I1I2) cos(A0).
P puntuko uhinaren anplitudea eta intentsitatea banakoen batura baino handiagoa edo txikiagoa izan daiteke, hasierako faseen eta ibilbidearen arabera:
- Interferentzia eraikitzailea: Sabel-puntuak edo antinodoak P puntuan fasean daude; anplitudea eta intentsitatea maximoak dira (cos A0 = 1).
- Interferentzia suntsitzailea: Anplitudea eta intentsitatea minimoak dira (cos A0 = -1).
Islapena eta Errefrakzioa
Uhina material batetik bestera pasatzean, bi fenomeno gertatzen dira:
- Islapena: Zati bat errebotatu eta lehenengo ingurunean geratuko da (uhin islatua). Islapen-legea: θ = θ'.
- Errefrakzioa: Zati bat bigarren ingurunera pasako da (uhin errefraktatua). Snell-en legea: sin(θ) / sin(α) = c1 / c2.
Argi-uhinen kasuan, errefrakzio-indizea honela definitzen da: n = (3·108) / c. Muga-angelu bat egongo da non uhin errefraktaturik ez den egongo: α = arcsin(n2 / n1).
Hedapen Supersonikoa
Hedapen supersonikoa: Iturriaren abiadura uhinaren abiadura baino handiagoa denean gertatzen da (adibidez, hegazkinetan). Uhin-fronte laua sortzen da, interferentzia emanez eta anplitude handia sortuz.