Indar kontserbadorea eta indar ez-kontserbadorea
1. Indar Kontserbadorea
1.1 Pisua (w)
Behatu objektu bat bertikalki gorantz mugitzen dena altuera maximo batera iritsi arte, hasierako posiziorantz behera mugitu aurretik. Bertikalki gorantz h mugitzen denean, pisua desplazamenduaren kontrako noranzkoan dago. Beraz, pisuak lan negatiboa egiten du objektuaren gainean.
W = wh (cos 180 o ) = – wh = – mgh
Gehienezko altuera lortu ondoren, objektua hasierako posiziorantz behera mugitzen da h-ko distantziara. Behera mugitzean, pisua desplazamenduaren norabide berean dago. Desplazamenduaren norabide berean dagoenez, pisuak lan positiboa egiten du.
W = wh (cos 0 o ) = wh = mgh
Objektuaren masa (m), grabitazio-azelerazioa (g) eta altuera (h) berdinak dira, beraz, pisuak egiten du lana objektua bertikalki gorantz mugitzen hasten denetik hasierako zero posiziora itzuli arte.
W = mgh – mgh = 0
1.2 Malguki-indarra
Behatu malguki bat posizio horizontalean jarrita. Malgukiaren eskuineko muturra ezkerrera bultzatzen edo konprimitzen bada, malgukiak bultzada-indarra egiten du eskuinera. Hori frogatu dezakezu malguki bat konprimituz. Adibidez, jarri objektu bat eskuineko muturrean, eta gero sakatu objektua ezkerrera. Malgukia Δx desbideratu ondoren, kendu eskua objektutik eta malgukitik. Eskua malgukiarekin kontaktuan ez dagoenean, malgukiak objektua eskuinera bultzatuko du.
Objektua ezkerrera mugitzen denean, bere mugimenduaren eta desplazamenduaren norabidea malgukiaren indarraren norabidearen aurkakoa da. Norabideak elkarren aurkakoak direnez, malgukiaren indarrak lan negatiboa egiten du.
W = – ½ k (Δx) ²
Objektua eskuinera mugitzen denean, bere mugimenduaren eta desplazamenduaren norabidea malgukiaren indarraren berdina da. Norabideak berdinak direnez, malgukiaren indarrak lan positiboa egiten du.
W = ½ k (Δx) ²
Erabilitako malgukia berdina da, beraz, malgukiaren konstantea (k) berdina da. Malgukiaren desbideratzea (Δx) ere berdina da.
Beraz, lana pisuak egiten du objektua ezkerrera Δx mugitzen hasten denean eta gero eskuinera itzultzen denean Δx zero denean.
W = ½ k (Δx) 2 – ½ k (Δx) 2 = 0
Objektua hasierako posiziotik mugitzen hasten denetik hara itzuli arte pisuak eta malguki-indarrak egiten dute lana, zero bada. Hasierako posiziotik hara itzuli arte indar batek egiten badu lana zero bada, indarrari indar kontserbadorea deritzo. Horrela, malguki-indarra eta pisua indar kontserbadoreen adibideak dira.
2. Indar ez-kontserbadorea
Behatu eskuinera bultzatzen den objektu bat eta gero ezkerrera atzera bultzatzen dena. Objektua eskuinera mugitzen edo desplazatzen denean, objektuaren desplazamenduaren norabidea bultzada-indarraren (F) norabide bera da eta marruskadura-indar zinetikoaren (f k ) norabidearen aurkakoa. Desplazamenduaren norabide berean dagoenez, bultzada-indarrak lan positiboa egiten du objektuaren gainean.
W = F s
Aitzitik, marruskadura-indar zinetikoak lan negatiboa egiten du objektuaren gainean.
W = – f k s
Objektuaren gainean bultzada-indarrak eta marruskadura-indarrak egindako lana objektua hasierako posiziotik mugitzen hasten denean, hara itzuli arte hau da:
W = 2 F s
W = -2 f k s
Objektua hasierako posiziotik mugitzen hasten denetik hara itzuli arte indar batek egindako lana zero ez bada, indarra ez-kontserbagarria da. Horrela, bultzada-indarra eta marruskadura-indar zinetikoa indar ez-kontserbagarrien adibideak dira.
1. Zer da indar kontserbadore bat? Indar kontserbadore bat da objektu bat bi punturen artean mugitzean egindako lana hartutako bidearekiko independentea dena. Indar grabitatorioak eta elektrostatikoak indar kontserbadoreen adibideak dira.
2. Nola erlazionatzen da indar kontserbadore batek egindako lana energia potentzialarekin? Indar kontserbadore batek A puntutik B puntura mugitzen den objektu batean egindako lana bi puntu horien arteko energia potentzialaren (∆U) aldaketa negatiboaren berdina da: Horrek esan nahi du objektu batek energia potentziala irabazten badu, indar kontserbadoreak egindako lana negatiboa dela, eta alderantziz.
3. Zer da indar ez-kontserbagarri bat? Indar ez-kontserbagarri bat da objektu bat bi punturen artean mugitzeko egiten den lana hartutako bidearen araberakoa dena. Marruskadura eta airearen erresistentzia dira indar ez-kontserbagarrien adibide tipikoak.
4. Nola eragiten dio indar ez-kontserbadore batek sistema baten energia mekanikoari? Indar ez-kontserbadore batek sistema baten energia mekaniko osoa (energia zinetikoaren eta potentzialaren batura) alda dezake. Hau horrela da indar ez-kontserbadore batek egindako lana ez delako energia potentzial gisa gordetzen, baizik eta normalean beste energia mota batzuetan eraldatzen delako, hala nola beroan.
5. Nola jakin daiteke indar bat kontserbadorea edo ez-kontserbadorea den begizta itxiko ibilbide bat erabiliz? Indar kontserbadore baten kasuan, objektu bati begizta itxiko ibilbide oso bat egin ondoren egindako lan garbia zero da. Begizta itxi batean egindako lan garbia ez bada zero, indarra ez-kontserbadorea da.
6. Zer eginkizun jokatzen du indar-eremu baten kiribildurak indar bat kontserbadorea den zehazteko? Indar-eremu baten kiribildura espazio osoan zero bada, indarra kontserbadorea da. Kiribildura zero ez bada, orduan indarra ez-kontserbadorea da.
7. Nola erlazionatzen da energia potentzial grabitatorioa indar kontserbadoreekin? Energia potentzial grabitatorioa indar grabitatorioaren izaera kontserbadoreagatik sortzen da. Eremu grabitatorio batean altueraren igoerak energia potentzial grabitatorioaren igoera dakar, baina indarrak egindako lana negatiboa da, eta horrek esan nahi du energia potentziala gutxitzen dela objektu bat Lurrera hurbiltzen denean.
8. Zergatik ez du marruskadurak beste indar kontserbadoreek bezala energia potentzial lotuta? Marruskadura indar ez-kontserbadorea da; beraz, marruskadurak egindako lana ez da energia potentzial gisa gordetzen. Horren ordez, askotan beste forma batzuetan eraldatzen da, hala nola beroan, eta ezin da guztiz berreskuratu energia mekaniko gisa.
9. Objektu bat plano inklinatu batetik behera irristatzen den egoera batean, nola jokatzen dute indar kontserbadoreek eta ez-kontserbadoreek? Objektu bat plano inklinatu batetik behera irristatzen denean, grabitazio-indarrak, indar kontserbadoreak, objektuaren gainean eragiten du, bere energia potentziala energia zinetiko bihurtuz. Objektuaren eta plano inklinatuaren artean marruskadura badago (indar ez-kontserbadorea), mugimenduaren aurka egingo du eta objektuaren energia zinetikoa murriztuko du, zati bat bero bihurtuz.
10. Sistema baten energia osoa kontserba daiteke indar ez-kontserbadoreak jokoan egon arren? Bai, sistema baten energia osoa (energia mota guztiak barne, hala nola mekanikoa, termikoa, etab.) kontserbatzen da energiaren kontserbazioaren legearen arabera. Hala ere, indar ez-kontserbadoreak jarduten dutenean, energia mekanikoa (energia zinetikoaren eta potentzialaren batura) agian ez da kontserbatuko, zati bat beste energia mota batzuetan bihurtzen baita, hala nola beroan edo soinuan.
