FISIKA

Uhinen interferentzia

Naturan ez da ohikoa mugimendu ondulatorio puruak eta isolatuak aurkitzea espazioan edo baliabide materialetan. Askotan, uhinak elkarren artean nahasten dira oszilazio-patroi konplexuak konfiguratzeko. Patroi horiek kaotikoak izan ohi dira normalean, aztertzeko eta banakako uhinetan deskonposatzeko zailak. Aitzitik, horietako patroi batzuek erregulartasuna hartzen dute eta bereziki interesgarriak dira behaketa fisikorako. Horien artean aipagarriak dira uhin egonkorrak.

Uhinen gainjartzea

Espazioaren leku berean independenteak diren bi igorgailutatik edo gehiagotatik datozen uhin-perturbazioek bat egiten dutenean, uhinen gainjartzea edo interferentzia sortzen da. Kontzeptuei gagozkielarik, uhinen interferentziaren erresultantea zehazteko banakako dardaren batura algebraikoa egiten da. Hortaz, frekuentzia bera duten bi uhinen gainjartzea neurtzen bada, frekuentzia beraren erresultantea ondoko hau izango da:

Oszilazio harmoniko erresultantearen zabalera B honela adierazten da:

Beraz, zabalera maximoa da (interferentzia eraikitzailea) formularen kosinua berdin 1 denean, eta zabalera minimoa da (interferentzia suntsitzailea) berdin -1 bada. Horretarako, ondoko erlazio algebraikoak bete behar dira:

Uhin egonkorrak

Uhinen interferentzia kasu interesgarria da banakako dardarek frekuentzia eta zabalera bera dutenean eta aurkako noranzkoetan hedatzen direnean. Sortzen den mugimenduari uhin egonkorra deritzo. Uhin egonkor baten egoeraren ekuazioa honela adierazten da generikoki: u = B cos F eta ondoko baloreak ditu zabalerari B eta faseari F dagokienez:

Uhin egonkor erresultantearen zabalera maximoaren balore absolutuei (B = ±2A) uhinaren sabelak deritze, eta gutxiengo zabalera (B = 0) dutenei nodoak. Ondoz ondoko bi nodo edo bi sabel bakoitzeko mugimendu ondulatorio egonkorraren uhinaren luzeraren erdiaren pareko distantzia dago.

Uhin egonkorretan, puntu batzuk beti daude geldi (nodoak) eta beste batzuk (sabelak) uhin eratzaileen zabaleren bikoitzaren pareko zabalera maximoarekin oszilatzen dute.

Pultsazioak

Antzeko frekuentziak dituzten bi uhin ezberdinek puntu batean bat egiten dutenean, pultsazio deritzan fenomenoa sortzen da. Demagun oinarrizko bi dardarek zabalera A bera dutela, kasu horretan, mugimendu ondulatorio erresultanteak ondoko zabalera izango du:

non wp oinarrizko bi dardaren frekuentzia angeluarren arteko aldea den (oso txikia).

Mugimendua eta soinua

Uhin bat desplazatzen den ingurune materiala behatzailearekiko mugitzen denean, uhinaren desplazamendu abiadura erreala ere aldatu egiten da. Hortaz, haizea alde edukitzean soinuak garbiago jasotzen dira, haizea aurka edukitzean, berriz, lausoago. v uhinaren hedapen abiadura, VM bitartekoaren desplazamendu abiadura eta a bitartekoaren desplazamendu abiadura eta a bi abiadurek osatzen duten angelua izanik, ondoko hau da mugimendu ondulatorioaren igorpen abiadura erreala:

Doppler efektua

Uhina igortzen duen fokua behatzailearen albotik mugitzen denean, mugimenduaren funtsezko zenbait ezaugarri aldatzen dira:

  • Uhina igortzen duen fokua behatzailearen aldera mugitzen denean, uhinaren frekuentzia handitu egiten da eta luzera, berriz, txikitu.
  • Uhina igortzen duen fokua behatzailea dagoen lekutik urruntzen bada, uhinaren frekuentzia gutxitu egiten da eta luzera, berriz, handitu.

Emaitza horri Doppler efektua deritzo eta eguneroko bizimoduan hainbat kasu praktikotan antzeman daiteke. Esate baterako, anbulantzia bat gerturatzen zaigunean, sirenaren hotsak altuagoa dirudi ibilgailua urruntzen denean baino. Ondoko hauek dira inplikatutako uhinaren frekuentzien eta luzeren arteko baloreak erlazionatzen dituzten matematika erlazioak:

nF eta lF uhinak igorpen lekuan dituen frekuentzia eta luzera dira, nP eta lP behatzaileak P puntuan jasotako magnitudeen baloreak dira, v uhinaren hedapen abiadura da eta VF uhina igortzeko fokuaren desplazatzeko abiadura.

Behatzailera mugimenduan gerturatzen den objektu batean, uhina geldirik egonda baino elkartuago antzematen ditu uhin-fronteak behatzaileak. Hortaz, uhinaren luzera txikitu egiten da. Objektua urrunduko balitz, uhinaren luzera handitu egingo litzateke behatzailearen ikuspuntutik. Doppler efektuaren adierazpenetako bat da hori.

Soinu-hodiak

Hodi itxi batean, nodoa sortzen da itxitako muturrean eta sabela mutur irekian.

Irekita dagoen hodi batean, sabelak sortzen dira bi muturretan.

 

Soka dardarkariak

Diapasoi batek sortzen duen tonua erregula daiteke instrumentuaren pieza mugigarriak modu ezberdinetan jartzen badira. Era horretan oinarrizko frekuentziaren inguruko soinu-pultsazioak igortzen dira.

Soka bat desitxuratu eta oreka egoera apurtzen denean, aplikatutako indar elastikoek dardararazi egiten dute. Dardara horren ondorioz, zeharkako uhinak sortzen dira korda osoan. Uhin horiek oinarrizko frekuentzia duten uhin egonkorren gainjartzea eragiten dute, eta horiek, aldi berean, frekuentzia bereko soinu uhinak sortzen dituzte. Printzipio honetan oinarritzen dira harizko musika instrumentuak ere, besteak beste, biolina, biola, biolontxeloa eta kontrabaxua.

 

Doppler efektua argian

Soinu-uhinetan da ezaguna baina Doppler efektua mugimendu ondulatorio ororen ezaugarria da. Hortaz, izarretatik lurreko astronomi behatokietara ailegatzen den argia aztertuta urrutiko galaxietatik datorren erradiazioak gorrirantz desplazatutako (frekuentzia txikiagoak edo uhin handiagoen luzerak) espektro-lerroak dituela antzeman daiteke, atomoek argia igortzeko dituzten patroien arabera esperotakoari dagokionez. Horrek esan nahi du galaxiak Lurretik aldentzen ari direla. Emaitza hori unibertsoaren hedapenari buruzko hipotesi kosmologikoaren oinarri nagusia da.