Osziladore harmonikoaren energia

HHSaren azterketa mekanikoarekin bukatzeko azterketa energetikoa egingo dugu. Orain arte egindako azalpenen arabera erraz uler daiteke osziladore harmonikoaren energia mekanikoa, alde batetik, zinetikoa dela (mugimenduan aurkitzen den partikula bat delako) eta bestetik potentziala (bere gainean agertzen den indarra zentrala delako: hau da, kontserbakorra delako). Beraz, kanpoko eraginetatik aske dagoen HHS batean energia kontserbatu egiten dela ziurta dezakegu.

Energia zinetikoa

HHS-an abiadurari dagokion adierazpena kontuan hartuta, energia zinetikoarentzat hauxe idatz dezakegu:

Ekuazio-36

Energia potentzial elastikoa

HHS-an partikulak lortzen duen energia potentziala bere gainean eragiten duten indar kontserbakorrek eginiko lanaren berdina izango da.

Ekuaizoa-30(indarra posizioarekiko aldakorra delako)

Ekuazioa-31

HHS-ren posizioari dagokion formula ordezkatuz:

Ekuazioa-32

Aurreko atal batean ikusi dugun bezala: k=m·ω2. Beraz:

Ekuazioa-33

x elongazioa daukan puntu batean gaudenean sistemaren energia mekanikoa aurreko bien batura izango da:

Ekuazioa-34

HHS-an energia zinetiko eta potentzialaren arteko transferentzia bat ematen da: elongazio maximoko posizioan (ibilbidearen muturretan) abiadura nulua da eta, ondorioz, bere energia zinetikoa ere. Duen energia bakarra potentziala da eta berau maximoa da, x=A baita. Zentrora iristen den heinean abiadura handitzen doa, energia zinetikoa ere handituz, erdian maximoa izango delarik. Bitartean energia potentziala txikitu egin da, zentroan nulua izan arte.

Ondorengo grafikoan aurrean esplikatutakoa azaltzen da.

HHS-07

Proposatutako Ariketak

13.- A grafikoak higidura harmoniko sinplea deskribatzen duen partikula baten elongazioa adierazten du:

HHS-08

Ondorengo grafikoetatik zeinek adierazten du era egokian partikularen azelerazioa?. Eta bere abiadura?. Eta bere energia zinetikoa?. Ondo azaldu.

HHS-09

14.- Higikari batek HHS bat deskribatzen du. Zein posiziotan dira bere energia zinetiko eta potentzialak berdinak?.

15.- Malguki batetik 1 kg-ko masa zintzilikatzen denean 5 cm luzatzen da. Marruskadurarik gabeko mahai horizontal baten gainean malguki hau ipintzen dugu 500 g-ko gorputz bati lotua. Masa hau oreka posiziotik 3 cm-ra eramaten da eta ondoren bibratzen uzten da. Kalkulatu:

  1. Malgukiaren berreskuratze konstantea.
  2. Deformazio maximoko puntuan duen energia potentziala.
  3. Energia potentziala eta zinetikoa x=2 cm denean.
  4. Puntu honetan duen abiadura.

16.- Higidura harmoniko sinplea duen higikari batek oszilazio oso batean 6 m ibiltzen ditu eta bere azelerazio maximoa 150 m/s2 da. Idatz ezazu elongazioaren ekuazioa, jakinik denbora, higidura eskuinerantz doanean eta elongazioa 0,75 m-koa denean zenbatzen hasten dela.

17.- 1 mg-ko masa duen partikulak ondoko ekuazioaren bitartez adieraz daitekeen higidura bibrakor harmonikoa du:Ekuazioa-37periodoa segundoaren Ekuazioa-38 izanik. Ekuazioa-39denean abiaduraren balioa v=31,4 m/s da. Kalkula ezazu higiduraren anplitudea eta partikularen energia osoa.


 
Powered by Wordpress and MySQL. Theme by Shlomi Noach, openark.org