Elektromagnetismoa

Partikula kargatuen
mugimendua

Kargak jasandako
indarrak

Bohr-en atomoa

Osziloskopioa

Haziak banatzea

Motore ionikoa

Azeleragailu lineala

Karga/masa erlazioa
neurtzea

Oinarrizko karga-
unitatea neurtzea

Masen
espektrometroa

Ziklotroia

E eta B elkarren
perpendikularrak

Saiakuntza

Objektu txikiak banatzeko, adibidez haziak, elektrostatikoki bereiz eta bana daitezke: alde batetik ontzat emandakoak eta bestetik akatsa dutenak. Hodi batetik erortzen ari diren haziak fotozelula pare batekin beha daitezke, eta adibidez haziaren kolorea ezegokia bada punta batez potentzial elektriko bat aplikatzen da eta haziari karga elektrikoa ematen zaio. Haziak gero xafla kargatu biren artetik pasatzen dira denak, eta kargatutakoak desbideratuko dira, baina kargatu gabeak ez, eta horrela depositu edo biltegi ezberdinetara bidera daitezke. Honelako makinak esate baterako ilarrak bereiztu eta banatzeko erabiltzen dira eta 100 ilar/segundoko bereizteko gai dira, alegia tona bi eguneko.

Lorrain P., Corson D. Campos y Ondas Electromagnéticas. Selecciones Científicas (1972), 2.42 ariketa, 95 orria.

Oso ariketa interesgarria da, indar grabitatorioak eta indar elektrikoak konbinatzen dituelako, haziak bertikalki erortzen eta kargatutakoak horizontalki bultzatzen.

Oinarri fisikoak

Ariketa honetan, erortzen ari diren haziak lurrera iristean izango duten D desbideratzea kalkulatuko dugu,  hazi akastunen kasuan (kargatuak izan direnak).

Hazi normalak, edo ontzat emandakoak, higidura zuzen eta uniformeki azeleratuaz mugituko dira, bertikalki lurrera iristen diren arte. Akatsa duen hazia ordea, kargatu egiten dugu eta, higidura zuzenaz mugitzen da harik eta eremu elektrikora sartzen den arte. Bertan desbideratu egiten da eta irtetean higidura parabolikoa segitzen du, dagoeneko abiadurak osagai horizontala ere baduelako.

Haziaren mugimenduan hiru atal banatuko ditugu, hasieran y=h₀ altueratik eta pausagunetik askatzen denetik, eta lurrera y=0 altueraraino iristen den arte.

1. Hazia airean erortzen

Hazia erori egiten da h₀  altueratik h₁ altueraraino kondentsadore baten eremu elektrikoan sartu aurretik.

 y=h₁ altueran bere abiadura honakoa da:

Eta  y=h₁ altueraraino iristeko tardatzen duen t₁ denbora:

2. Kondentsadorearen barruan mugitzen

Kondentsadorearen xaflen arteko E eremu elektrikoak indar horizontala egiten du:  F_x=qE.  Eta eremu elektrikoa konstantea dela suposatzen badugu bere balioa hau da:  E=V/d. Hemen V  xaflen arteko potentzial-diferentzia da eta d euren arteko separazioa.

Haziek kondentsadorearen xafla bien artean duten mugimenduaren higiduraren ekuazioak bi higiduren konposaketa izango da: alegia, bi higidura zuzen eta uniformeki azeleratuak eta elkarren perpendikularrak.

Hazia xaflen artetik irtetean y=h₂ eta aldiunea t₂ . Aldiune horretan haziaren abiaduraren osagaiak dira: v_x2 eta  v_y2 , eta x₂ desbideratze horizontala kondentsadoretik irtetean:

3. Lurrera iritsi arteko mugimendua.

Lurrera iritsi arteko higiduraren ekuazioak tiro parabolikoarenak dira hain zuzen: higidura uniformea X ardatzean baina higidura uniformeki azeleratua Y ardatzean zehar:

Ekuazio-multzo horretatik lurrera (y=0) iristen deneko t₃ aldiunea kalkula daiteke eta desbideratze horizontala:  D=x.

 

Saiakuntza

Arratoiaren punteroarekin:

• Gezi gorria mugitu kondentsadorearen goiko muturra kokatzeko:  h₁
• Gezi urdina mugitu kondentsadorearen beheko muturra kokatzeko: a=h₁-h₂.

Idatzi:

• Xafla desbideratzaileen arteko potentzial-diferentzia dagokion laukian.

Hasi botoia klikatu

Haziak erortzen hasten dira 80 cm-ko altueratik. Kolore beltzeko haziak, ontzat ematen direnak, ez dira kargatzen eta beraz ez dira desbideratzen, baina kolore urdin argiko haziak akatsa dute eta mekanismo batek elektrikoki kargatu egiten ditu negatiboki (kolore urdin iluna) justu kondentsadorearen xaflen artera sartu aurretik. Hazi horiek horizontalki desbideratzen dira eta lurrera iristean bere desbideratzea lurreko erregelaz neur daiteke (X ardatzean).

Datu finkoak:

• Kondentsadorearen xaflen arteko separazioa: d =10 cm
• Hazi akastunek hartutako karga elektrikoa:  q= - 1.5·10^-9 C
• Hazien masa:  m=2.38 10^-4 kg;
• Grabitatearen azeleazioa:  g=9.8 m/s²

Adibidea:

Hazien hasierako altuera, h₀=80 cm, finkoa da programa honetan. Kondentsadorearen posizioa eta luzera alda daitezke: adibidez h₁=60 cm eta h₂=20 cm hartzen badira kondentsadorearen luzera a=40 cm. Demagun xafla desbideratzaileen potentzial-diferentzia 25000 V dela. Kalkula bedi hazien D desbideratzea lurreraino iristen direnean, higiduraren ekuazio guztiak ebatziz:

• Hazien abiadura kondentsadorearen xafletara iristen diren aldiunean:  y=h₁=0.6 m → v_y1=1.98 m/s
• Xaflen artean eremu elektrikoaren balioa: E=25000/0.1=250000 N/C, eta haziak jasaten duen indar horizontala,  F_x=qE=3.75·10^-4 N
• Abiaduraren bi osagaiak kondentsadorearen xafletatik irtetean:  y=h₂=0.2 m →  v_x2=0.233 m/s, v_y2= - 3.43 m/s,                   eta desbideratzea x₂=0.017 m = 1.7 cm
• Eta hazia lurreraino iristean desbideratze totala: D=0.03 m edo 3 cm