已屏蔽 原因:{{ notice.reason }}已屏蔽
{{notice.noticeContent}}
~~空空如也

接下来,我们用类似上面的一般方法来推导波动方程。

我们知道\(\vec{F}=-\nabla V\)(1.6)

在一维空间中:

\(\nabla =\frac{\partial}{\partial \Delta_1}\vec{e_{\Delta_1}}\)(1.7)

注意是对\(\Delta\)的偏导数!这是因为两个邻近质元的位移差才是这个维度,势能和力肯定只依赖于它,而不是单个质点偏离平衡位置的位移。

那么我们可以求出力:

\(\vec{F}=-\frac{\partial}{\partial \Delta_1}(dV)\vec{e_{\Delta_1}} = -\frac{\varepsilon_1}{dx}\Delta_1\vec{e_{\Delta_1}} = -\varepsilon_1\frac{\partial u}{\partial x}\vec{e_{\Delta_1}}\)(1.8)

注意,势能是该质元的势能,所以这个力也是该质元施加给邻近且坐标比它大的质元的力。

而我们要列牛顿第二定律的方程,就要找该质元受的力。

由牛顿第三定律,\([x,x+dx]\)内的质元受到的合力(以u正方向为正,写为标量式)可算出:

\(F = \varepsilon_1\frac{\partial u}{\partial x}|_{x+dx}-\varepsilon_1\frac{\partial u}{\partial x}_{x}=\varepsilon_1\frac{\partial^2u}{\partial x^2}dx\)(1.9)

那么,我们便可以导出一维形式的波动方程

\(F=\varepsilon_1\frac{\partial^2u}{\partial x^2}dx=\rho_1\frac{\partial^2u}{\partial t^2}dx\)(1.10)

即:

\(\frac{\partial^2u}{\partial t^2}-\frac{\varepsilon_1}{\rho_1}\frac{\partial^2u}{\partial x^2}=0\)(1.11)

这是一个偏微分方程的定解问题,为了方便我们选取无限长一维介质,即无边界条件。

对于初始条件,我们设:

\(u|_{t =0} = \varphi(x),\frac{\partial u}{\partial t}|_{t =0} = \psi(x)\)(1.12)

即给定每一质元初始时相对平衡位置的位移和速度

梁昆淼先生的数理方法上,介绍了用达朗贝尔公式去解,下个回复我会把它放上来。然而,这个方法确实较简单,但是于我们今天的证明和高维的推广不利,我后面会使用别的方法求解的。

文号 / 931881

名片发私信
学术分 0
总主题 9 帖总回复 114 楼拥有证书:进士 机友
注册于 2020-08-28 12:52最后登录 2024-10-24 13:00
主体类型:个人
所属领域:无
认证方式:手机号
IP归属地:广东

个人简介

火箭爱好者

文件下载
加载中...
{{errorInfo}}
{{downloadWarning}}
你在 {{downloadTime}} 下载过当前文件。
文件名称:{{resource.defaultFile.name}}
下载次数:{{resource.hits}}
上传用户:{{uploader.username}}
所需积分:{{costScores}},{{holdScores}}下载当前附件免费{{description}}
积分不足,去充值
文件已丢失

当前账号的附件下载数量限制如下:
时段 个数
{{f.startingTime}}点 - {{f.endTime}}点 {{f.fileCount}}
视频暂不能访问,请登录试试
仅供内部学术交流或培训使用,请先保存到本地。本内容不代表科创观点,未经原作者同意,请勿转载。
音频暂不能访问,请登录试试
投诉或举报
加载中...
{{tip}}
请选择违规类型:
{{reason.type}}

空空如也

插入资源
全部
图片
视频
音频
附件
全部
未使用
已使用
正在上传
空空如也~
上传中..{{f.progress}}%
处理中..
上传失败,点击重试
等待中...
{{f.name}}
空空如也~
(视频){{r.oname}}
{{selectedResourcesId.indexOf(r.rid) + 1}}
处理中..
处理失败
插入表情
我的表情
共享表情
Emoji
上传
注意事项
最大尺寸100px,超过会被压缩。为保证效果,建议上传前自行处理。
建议上传自己DIY的表情,严禁上传侵权内容。
点击重试等待上传{{s.progress}}%处理中...已上传,正在处理中
空空如也~
处理中...
处理失败
加载中...
草稿箱
加载中...
此处只插入正文,如果要使用草稿中的其余内容,请点击继续创作。
{{fromNow(d.toc)}}
{{getDraftInfo(d)}}
标题:{{d.t}}
内容:{{d.c}}
继续创作
删除插入插入
插入公式
评论控制
加载中...
文号:{{pid}}
加载中...
详情
详情
推送到专栏从专栏移除
设为匿名取消匿名
查看作者
回复
只看作者
加入收藏取消收藏
收藏
取消收藏
折叠回复
置顶取消置顶
评学术分
鼓励
设为精选取消精选
管理提醒
编辑
通过审核
评论控制
退修或删除
历史版本
违规记录
投诉或举报
加入黑名单移除黑名单
查看IP
{{format('YYYY/MM/DD HH:mm:ss', toc)}}
ID: {{user.uid}}