第十二次作业:波动

本次计算物理布置的是第六章的作业。波动方程的数值方法描写。


一,提要与公式分析

由教材中内容,数值计算公式为:

迭代主公式

公式中 Δt 为时间步长,Δx 为一维坐标上的距离步长,c 为波速。

迭代公式中:i 表示距离 的进程,表示时间 的进程。

波动方程有两个因素:随时间变化和随位置变化,若固定时间 t,则类似于拍照整个波在某一时刻的空间位形。而若固定位置 x,则描绘着该位置处波动随时间的变化图像。

因为我们要画的是在一定范围内,有限长度上的波动变化,故编程思路应该是这样的:设定一段距离 1在其上等距离取 100(或更多)个分割点 ,用前面提到的波动方程分别作用在这100 个点上,因为各个点的位置 是固定的,所以对每一个点 而言其所在位置的波动方程退化为只有一个时间变量 t ,用表征着 的进程的变量 n 逐步迭代得到一段时间内的这 100 个点的变化数据,最后用这些数据即可画出整个弦在一段时间内的波动面貌。

还有一个问题就是弦上初始波形的选择,选为 [1, 3, 5, 6, 7, 7, 6, 5, 3, 1] 的形式。

观察迭代方程形式,可知在迭代前要给出初始时刻全部点的状态值,且在初始时刻之前弦上任意一点都为 0 值。


二,编程结果与分析

设置初始时刻弦上各点的状态,我假设这根本来处于静止稳定的弦,在时刻 0(初始时刻)受到一个扰动,使得在此时刻弦正中心出现了一个波包(其存在的宽度为一正弦波的 1/4 波长)。

一个单位长度的弦上,初始时刻的状态假设为(画图表示):

由此设定初始数列,且设置波包长度为 1/10 弦长,的值暂时设定为 1若运行结果不十分理想,则修改 r

编程运行得初始时刻波形图:

后续时刻,



三,总结

由数值波动方程画图展示了波的前行变化

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
【社区内容提示】社区部分内容疑似由AI辅助生成,浏览时请结合常识与多方信息审慎甄别。
平台声明:文章内容(如有图片或视频亦包括在内)由作者上传并发布,文章内容仅代表作者本人观点,简书系信息发布平台,仅提供信息存储服务。

相关阅读更多精彩内容

  • 我们给自己设定一个任务,就是努力把事情说清楚,把事情说清楚就是使听众认同,如果没有听众就是使假想的听众——另一个自...
    ianwest阅读 5,255评论 1 4
  • 今天我要分享的内容是关于量子理论的发展史。《上帝不仅掷骰子》这个题目是取至霍金的《时间简史》一书: 上帝不仅掷骰子...
    lupeng阅读 9,988评论 5 50
  • 深入理解傅里叶变换Mar 12, 2017 这原本是我在知乎上对傅立叶变换、拉普拉斯变换、Z变换的联系?为什么要进...
    价值趋势技术派阅读 11,111评论 2 2
  • 形或古希腊人所说的“idea”,有多种含义,比如:形状,这是和视觉有关的,比如风格、分类,这当然可以是和视觉有关的...
    ianwest阅读 5,894评论 2 7
  • 昏睡的一天。醒了睡睡了醒的的一个下午,眼睛干涩,脑袋无法思考。裸辞的两个月零20天,在男友的小出租屋里再一次的崩溃...
    就问你怕不pa阅读 1,481评论 4 1

友情链接更多精彩内容