2.2 Παραδείγματα κυματικών εξισώσεων

Σχετικά έγγραφα
3.1 Η Αρχή της υπέρθεσης (ή της επαλληλίας)

Γεωμετρικές Μέθοδοι Υπολογισμού Μετακινήσεων. Εισαγωγή ΜέθοδοςΔιπλήςΟλοκλήρωσης

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο : ΚΥΜΑΤΑ ΕΝΟΤΗΤΑ 2: ΕΠΑΛΛΗΛΙΑ ΚΥΜΑΤΩΝ ΣΥΜΒΟΛΗ ΚΥΜΑΤΩΝ ΣΤΑΣΙΜΑ ΚΥΜΑΤΑ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ

ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΑ ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

Επίλυση 2ας. Προόδου & ιάλεξη 12 η. Τρίτη 5 Οκτωβρίου,,

ιαλέξεις Παρασκευή 8 Οκτωβρίου,, Πέτρος Κωµοδρόµος Στατική Ανάλυση των Κατασκευών Ι 1

Μάθημα: Πειραματική Αντοχή των Υλικών Πείραμα Κάμψης

Κεφάλαιο 2 ο Ενότητα 1 η : Μηχανικά Κύματα Θεωρία Γ Λυκείου

2-1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2-2 ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

Σεισμολογία. Μάθημα 4: Ταλαντώσεις Κύματα

Δρ. Μηχ. Μηχ. Α. Τσουκνίδας. Σχήμα 1

METAΦΟΡΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ KAI ΟΡΜΗΣ ΑΠΟ ΟΔΕΥΟΝ EΓΚΑΡΣΙΟ ΚΥΜΑ ΣΕ ΧΟΡΔΗ. K. EYTAΞΙΑΣ

Τάσεις λόγω απλής κάμψης-επίπεδο φόρτισης περιέχει άξονα συμμετρίας της διατομής

ΑΡΧΗ 1ης ΣΕΛΙΔΑΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΤΑΞΗ : Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : OKTΩΒΡΙΟΣ 2017 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ : 7

ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ ΠείραμαΚάμψης(ΕλαστικήΓραμμή) ΕργαστηριακήΆσκηση 7 η

Δυναμική Μηχανών I. Δυναμικά Μοντέλα Συνεχούς Μέσου

Σχόλια για το Θέμα Γ των σημερινών Πανελλαδικών Εξετάσεων Φυσικής Ημερήσιου Γενικού Λυκείου

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΗ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΙΚΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΘΕΩΡΙΑ ο ΜΑΘΗΜΑ

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 20. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΗΠΙΑ ΔΙΑΤΑΡΑΧΗ ΣΕ ΤΕΝΤΩΜΕΝΗ ΕΛΑΣΤΙΚΗ ΧΟΡΔΗ ΔΙΑΔΙΔΕΤΑΙ ΩΣ ΚΥΜΑ;

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ. Διάρκεια εξέτασης: sec ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ:

ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑ ΘΕΩΡΙΑΣ

20/10/2016. Δρ. Σωτήρης Δέμης. Εργαστηριακές Σημειώσεις Κάμψη Ξυλινης Δοκού. Πανεπιστημιακός Υπότροφος

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 2017

Η σύνθετη ταλάντωση σε πραγματικά μοντέλα

ΤΕΙ ΠΑΤΡΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΤΟΧΗΣ ΥΛΙΚΩΝ. Γεώργιος Κ. Μπαράκος Διπλ. Αεροναυπηγός Μηχανικός Καθηγητής Τ.Ε.Ι. ΚΑΜΨΗ. 1.

Φυσική Ο.Π. Γ Λυκείου

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΘΕΩΡΙΑΣ ΣΤΑ ΚΥΜΑΤΑ(μέχρι ΗΜ) Διάρκεια 90 min

ΑΡΧΗ 1ης ΣΕΛΙΔΑΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΤΑΞΗ : Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2015 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ : 7

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΑΝΩ ΣΤΑ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΚΥΜΑΤΑ

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΜΕΣΟΥ

ΟΡΟΣΗΜΟ ΓΛΥΦΑΔΑΣ. 5.4 Η ταχύτητα υ διάδοσης του κύματος, η περίοδός του Τ και το μήκος κύματος λ, συνδέονται με τη σχέση:

ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ. Υπολογισμοί συγκολλήσεων

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 «Κυμάνσεις» Μαρία Κατσικίνη users.auth.gr/~katsiki

ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π. ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

2.2. Συµβολή και στάσιµα κύµατα. Οµάδα Γ.

ΑΡΧΗ 1 ης ΣΕΛΙΔΑΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 29 ΑΠΡΙΛΙΟΥ

METAΦΟΡΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ KAI ΟΡΜΗΣ ΑΠΟ ΟΔΕΥΟΝ EΓΚΑΡΣΙΟ ΚΥΜΑ ΣΕ ΧΟΡΔΗ.

2.1 Τρέχοντα Κύματα. Ομάδα Δ.

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα. ΔΙΑΛΕΞΗ 21 Κυματική ΦΥΣ102 1

ΘΡΑΥΣΗ ΚΥΜΑΤΩΝ ΣΕ ΕΠΙΠΕ Ο ΠΥΘΜΕΝΑ ΣΤΑΘΕΡΗΣ ΚΛΙΣΗΣ: ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΜΕΓΑΛΩΝ ΚΥΜΑΤΩΝ ΠΕΡΙΛΗΨΗ

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. κατά την οποία το πλάτος της ταλάντωσης ισούται με το 4

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΥΜΑΤΑ-ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ ΝΙΚΟΣ ΣΑΜΑΡΑΣ ΝΙΚΟΣ ΚΟΥΝΕΛΗΣ ΘΕΜΑ Α

Τεστ Αρμονικό κύμα Φάση κύματος

Φυσική Γ Θετ. και Τεχν/κης Κατ/σης ΚΥΜΑΤΑ ( )

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΚΑΙ ΒΑΘΜΟΣ ΑΠΟ ΟΣΕΩΣ ΑΤΜΟΣΤΡΟΒΙΛΩΝ ΚΑΙ ΑΕΡΙΟΣΤΡΟΒΙΛΩΝ. Βασική Ανάπτυξη Ι.Π.ΙΩΑΝΝΙ Η. Οµότ. Καθηγητή Ε.Μ.Π.

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2017 Β ΦΑΣΗ ÅÐÉËÏÃÇ

Επαναληπτικό Διαγώνισμα Ι Φυσικής Γ Λυκείου

max 0 Eκφράστε την διαφορά των δύο θετικών λύσεων ώς πολλαπλάσιο του ω 0, B . Αναλύοντας το Β σε σειρά άπειρων όρων ώς προς γ/ω 0 ( σειρά

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΑΠΟΦΟΙΤΟΙ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 28/02/16 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ ΘΕΜΑ Α

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 17/4/2016 ΘΕΜΑ Α

Γ Λυκείου - Φυσική Προσανατολισμού Θετικών Σπουδών. Ενδεικτικές απαντήσεις και λύσεις των θεμάτων

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο : ΚΥΜΑΤΑ ΕΝΟΤΗΤΑ 2: ΕΠΑΛΛΗΛΙΑ ΚΥΜΑΤΩΝ ΣΥΜΒΟΛΗ ΚΥΜΑΤΩΝ ΣΤΑΣΙΜΑ ΚΥΜΑΤΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β

7. Στρέψη. Κώστας Γαλιώτης, καθηγητής Τμήμα Χημικών Μηχανικών. 7. Στρέψη/ Μηχανική Υλικών

ΘΕΜΑ Α ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α

Επειδή η κρούση είναι κεντρική ελαστική και το σώμα Β είναι αρχικά ακίνητο, το. σώμα Α μετά την κρούση θα κινηθεί με ταχύτητα που δίνεται από τη σχέση

Παραδείγματα Λυμένες ασκήσεις Κεφαλαίου 5

1 ο ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΘΕΤΙΚΗΣ-ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ

Γιαννακόπουλος Θανάσης <ΟΡΟΣΗΜΟ ΘΑΛΗΣ> ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ. ( εξετάζοντας έννοιες στα τρέχοντα κύματα)

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ- ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2016 Β ΦΑΣΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΥΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ. Επιμέλεια: ΑΓΚΑΝΑΚΗΣ A.ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ, Φυσικός.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Κάµψη καθαρή κάµψη, τάσεις, βέλος κάµψης

ΕΧΕΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΘΕΙ ΑΝΑ ΕΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΑΝΑ ΤΥΠΟ ΓΙΑ ΔΙΕΥΚΟΛΥΝΣΗ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΣΑΣ ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΣΤΗ ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ ΣΑΣ ΚΙ 2014

ΘΕΜΑ Α : α V/m β V/m γ V/m δ V/m

ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Ι. 1. Γ

ΓΙΑ ΝΑ ΕΙΣΑΙ ΣΕ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΚΙΝΕΙΣΑΙ!

6. Κάμψη. Κώστας Γαλιώτης, καθηγητής Τμήμα Χημικών Μηχανικών

ΘΕΜΑ 1: ίδεται η περιγραφή µίας κίνησης ενός µονοδιάστατου Συνεχούς κατά Lagrange

ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π. ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 2008 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΤΑΞΗ : Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : MAIOΣ 2018 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ : 7

ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

2.5. Απλές λύσεις κυματικών εξισώσεων σε δύο και τρεις διαστάσεις

Διαγώνισμα Φυσικής Γ Λυκείου. Αρμονικό κύμα Συμβολή Στάσιμα

και επιτάχυνση μέτρου 1 4m/s. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις είναι η σωστή;

2.2. Συμβολή και στάσιμα κύματα. Ομάδα Γ.

Επειδή η χορδή ταλαντώνεται µε την θεµελιώδη συχνότητα θα ισχύει. Όπου L είναι το µήκος της χορδής. Εποµένως, =2 0,635 m 245 Hz =311 m/s

ΦάσμαGroup. προπαρασκευή για Α.Ε.Ι. & Τ.Ε.Ι ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΥ-ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

a. μηδέν. 3. Όταν κατά μήκος μιας οριζόντιας φλέβας ενός ιδανικού ρευστού οι ρευματικές γραμμές πυκνώνουν, τότε η ταχύτητα ροής του ρευστού

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΕΝΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΚΥΡΙΑΚΗ 10 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ - Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ 1. ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ Χαρακτηριστικά μεγέθη περιοδικών φαινομένων

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 2017

ιαλέξεις Τρίτη, 2, Τετάρτη, 3, Παρασκευή 5 komodromos@ucy.ac.cy Πέτρος Κωµοδρόµος

ΘΕΜΑΤΑ ΓΡΑΠΤΩΝ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΕΡΙΟΔΟΥ ΜΑΪΟΥ-ΙΟΥΝΙΟΥ 2016

Κεφάλαιο 3 TΑΣΗ ΚΑΙ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗ

Το φαινόμενο Doppler

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 6 ΣΕΛΙΔΕΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΑΡΧΗ 1ης ΣΕΛΙΔΑΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΤΑΞΗ : Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 2017 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ : 6

1ο ΘΕΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Σχήμα 1 Μορφές κυμάτων (α) Μονοδιάστατο, (β) Διδιάστατο, (γ) και (δ) Τρισδιάστατα. [1]

2.1. Τρέχοντα Κύματα.

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΦΥΣΙΚΗ, Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΝΟΤΗΤΑ 1: ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ*

ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π. ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

NTÙÍÉÏÓ ÃÊÏÕÔÓÉÁÓ - ÖÕÓÉÊÏÓ

ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 12 ΙΟΥΝΙΟΥ 2017 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

1. Πηγή αρμονικών κυμάτων βρίσκεται στο αριστερό άκρο Ο γραμμικού ελαστικού μέσου που ταυτίζεται

Με βάση την ανίσωση ασφαλείας που εισάγαμε στα προηγούμενα, το ζητούμενο στο σχεδιασμό είναι να ικανοποιηθεί η εν λόγω ανίσωση:

Transcript:

ΚΕΦ. 2 Εισαγωγή στ φυσικής τς κυματικής κίνσς 2.2-1 2.2 Παραδείγματα κυματικών εξισώσεων Στο εδάφιο αυτό θα παρουσιάσουμε (με συνοπτικό σχολιασμό) διάφορα παραδείγματα κυματικών εξισώσεων, με σκοπό να δώσουμε μια ιδέα τς ευρύττας και τς ποικιλίας αυτών. Όπως θα δούμε, κατά κανόνα ένα συγκεκριμένο φυσικό κυματικό φαινόμενο μοντελοποιείται μαθματικά με περισσότερες από μία (διαφορετικές μεταξύ τους (1) ) εξισώσεις, οι οποίες αποδίδουν διαφορετικές όψεις του φαινομένου, όπως αυτές εκδλώνονται είτε σε διαφορετικές κλίμακες χώρου ή χρόνου, είτε λόγω διαφορετικών τιμών των παραμέτρων που χαρακτρίζουν το κυματικό φαινόμενο. Κατ' αρχήν θα περιορισθούμε σε εξισώσεις που περιγράφουν χωρικά μονοδιάστατ κυματική διάδοσ, τις οποίες θα παρουσιάσουμε ομαδοποιμένες ως προς το φυσικό φαινόμενο που περιγράφουν. 2.2.1 Ελαστικά κύματα -Εγκάρσια κύματα σε τεταμέν χορδή (string under tension) Υπό τν προϋπόθεσ ότι κλίσ (έστω θ ) τς χορδής παραμένει αρκετά μικρή (έτσι ώστε να μπορούμε να θεωρήσουμε sinθ θ ), διάδοσ εγκαρσίων κυμάτων σε χορδή διέπεται από τν εξίσωσ. T ( ρ ),xx = ή ( ) f x,t / ρ, (ΕΚ.1α) όπου Τ είναι τάσ (δύναμ οποία διατείνει τ χορδή), ρ είναι γραμμική πυκνόττα τς χορδής, και f ( x,t ) είναι εγκάρσια φόρτισ (δύναμ ανά μονάδα μήκους) τς χορδής. Η εξίσωσ (1α) είναι, προφανώς, ίδια με τν εξίσωσ (4) του εδαφίου 2.2.1, και παράγεται (όπως θα δούμε αναλυτικά στο επόμενο κεφάλαιο) με τ βοήθεια των νόμων τς δυναμικής (νόμος Newton ή, ισοδυνάμως, αρχή του Hamilton). Η επι πλέον πλροφορία που περιέχεται στν (δυναμικά παραγόμεν) εξίσωσ (1α), σε σχέσ προς τν (κινματικά παραγόμεν) εξίσωσ (4) του εδαφίου 2.2.1, είναι ακριβής μορφή του συντελεστή τς,xx, εκ τς οποίας προκύπτει ότι ταχύττα διάδοσς του κύματος στ χορδή δίδεται από τ σχέσ c = T/ ρ. Εάν εγκάρσια κίνσ τς χορδής συναντά μια ελαστική αντίδρασ (π.χ., στν περίπτωσ ελαστικής έδρασς), τότε εξίσωσ των εγκαρσίων κυμάτων τς χορδής διαφοροποιείται ως εξής T k ( ),xx ( ) ρ ρ + = ή ( ) f x,t / ρ, (ΕΚ.1β) όπου k είναι ελαστική σταθερά τς εξωτερικής αντίδρασς, και όλες οι άλλες παράμετροι έχουν τν ίδια έννοια, όπως ανωτέρω. Περαιτέρω, εγκάρσια κίνσ τς χορδής μπορεί να συναντά μια αποσβεστική εξωτερική αντίδρασ, ανάλογ προς τν ταχύττά τς. Τότε εξίσωσ (1α) παίρνει τ μορφή (1) Σε μερικές περιπτώσεις, πολύ διαφορετικές μεταξύ τους.

ΚΕΦ. 2 Κυματικές εξισώσεις 2.2-2 T b ( ) ( ) ρ ρ + = ή ( ),xx,t f x,t / ρ, (ΕΚ.1γ) όπου b είναι ο συντελεστής απόσβεσς τς εξωτερικής αντίδρασς. Βεβαίως, ελαστική και αποσβεστική εξωτερική αντίδρασ μπορεί να συνυπάρχουν. Τότε κυματική εξίσωσ διαμορφώνεται ως εξής: T b k ( ) ( ) ( ) ρ ρ ρ + + = ή ( ),xx,t -Διαμήκ κύματα σε λεπτή ελαστική ράβδο f x,t / ρ (ΕΚ.1δ) Η βασική εξίσωσ που διέπει τ διάδοσ διαμήκων κυμάτων μικρού εύρους σε λεπτή (πρακτικά μονοδιάστατ) ελαστική ράβδο είναι ( ρ ),xx = ή ( ) f x,t / ρ, (ΕΚ.2α) όπου Ε και ρ είναι το μέτρο ελαστικόττας και πυκνόττα του υλικού τς ράβδουκαι f ( x,t ) είναι διαμήκως κατανεμμέν φόρτισ. Η εξίσωσ (2α) είναι ακριβώς του ιδίου τύπου με τν (1α), αλλά με διαφορετικό συντελεστή τς,xx. Η μορφή αυτού του συντελεστή, οποία συνάγεται από τ δυναμική μελέτ του φαινομένου, οδγεί στο συμπέρασμα ότι τα διαμήκ κύματα σε λεπτή ράβδο διαδίδονται με ταχύττα c = / ρ. Εάν το μέτρο ελαστικόττας του υλικού μεταβάλλεται ως προς x, δλαδή εξίσωσ (2α) παίρνει τ μορφή ( ) = x, τότε 1 ( ( x) ) = ή ( ) ρ ή, ισοδυνάμως,,x,x x ( ) ( x) ( ρ ) ρ ( ) = ή ( ),xx,x f x,t / ρ (ΕΚ.2β) f x,t / ρ. (ΕΚ.2β') Μια ακόμ πιο σμαντική περίπτωσ έχουμε όταν μεταβάλλεται το εμβαδόν A τς διατομής τς ράβδου, δλαδή όταν A= A( x). Στν περίπτωσ αυτή κυματική εξίσωσ διαμορφώντεται ως εξής ή, ισοδυνάμως, ( ( )) A( x) ρ Ax ( ) = ή ( ),x,x A ( x) ( ) ρ ρ Ax ( ) f x,t / ρ, (ΕΚ.2γ) = ή f ( x,t ) / ρ. (ΕΚ.2γ'),xx,x Όλες οι ανωτέρω εξισώσεις προκύπτουν υπό τν προϋπόθεσ (μεταξύ πολλών άλλων προϋποθέσεων) ότι οι εγκάρσιες διατομές τς ράβδου παραμένουν αναλλοίωτες. Όμως, οι

ΚΕΦ. 2 Εισαγωγή στ φυσικής τς κυματικής κίνσς 2.2-3 μεταβολές τς πυκνόττας ως προς x είναι εύλογο σε ένα ελαστικό στερεό να οδγούν και και σε μεταβολές τς εγκάρσιας διατομής του (διατήρσ μάζας). Αν λφθεί υπ' όψιν αυτό το φαινόμενο, τότε προκύπτει εξίσωσ ( ) ( vi ) 2 ρ = ή ( ),xx r,xxtt f x,t / ρ. (ΕΚ.2δ) όπου v είναι ο λόγος Poisson του υλικού, και ir πολική ακτίνα αδράνειας αυτού. Η εξίσωσ (2δ), οποία παράγεται με τ βοήθεια τς αρχής του Hamilton, αναφέρεται ως εξίσωσ Love. Στν εξίσωσ (2δ) βλέπουμε ότι εμφανίζεται και τέταρτ μικτή παράγωγος (ως προς x και t ) τς κυματικής διαταραχής. -Εγκάρσια κύματα σε δοκό (ή ράβδο, beam or rod) Η εγκάρσια ταλάντωσ ελαστικής ράβδου είναι πιο πολύπλοκο φαινόμενο από τ διαμήκ ταλάντωσ αυτής, διότι συνδέεται με καμπτικές παραμορφώσεις και τάσεις. Η απλή θεωρία του Bernoulli για τν κάμψ οδγεί στν ακόλουθ εξίσωσ για τα εγκάρσια κύματα σε δοκό I ( ),xxxx ρ A + = ή ή ( ) f x,t / ρ A. (ΕΚ.3α) όπου και ρ είναι το μέτρο ελαστικόττας και πυκνόττα του υλικού τς ράβδου, I και A είναι ροπή αδράνειας (ως προς τον ουδέτερο άξονα) και το εμβαδόν τς διατομής τς ράβδου, και f ( x,t ) είναι εγκάρσια φόρτισ τς ράβδου. Η συνάρτσ = ( x,t) εκφράζει τν εγκάρσια μετατόπισ τς διατομής τς δοκού. Αξίζει να σμειωθεί εδώ ότι στν εξίσωσ (3α) εμφανίζεται τέταρτ παράγωγος ως προς x τς διαταραχής. Εάν τα χαρακτριστικά και ρ του υλικού, και I και A τς διατομής τς ράβδου, μεταβάλλονται ως προς x, τότε εξίσωσ (3α) γενικεύεται ως εξής: + ( ( x) I( x) ) = ή ( ) 1 ρ ( xax ) ( ),xx,xx f x,t / ρ A, (ΕΚ.3β) οποία, αν αναπτύξουμε τν ως προς x παραγώγισ, παίρνει τ μορφή ( I ) 2( I ) I,xx,xxx,xxxx ρ + + = ή f ( x,t ) / ρ A. (ΕΚ.3β') Εάν δοκός είναι προεντεταμέν, δλαδή αν θλίβεται ή εφελκύεται από μια δύναμ T, οποία συνεχίζει να υπάρχει όταν διαδίδεται το εγκάρσιο κύμα, τότε εξίσωσ (3α) διαμορφώνεται ως εξής T I ρ A ρ A + =,xx,xxxx ή f ( x,t ) / ρ A. (ΕΚ.3γ) Ενδιαφέρον παρουσιάζει επίσς περίπτωσ δοκού οποία εδράζεται σε βισκοελαστικό υλικό. Στν περίπτωσ αυτή εξίσωσ (3γ) εμπλουτίζεται με δύο ακόμ όρους:

ΚΕΦ. 2 Κυματικές εξισώσεις 2.2-4 + k b T I,t,xx,xxxx + + = ή f ( x,t ) / ρ A. (ΕΚ.3δ) Θα κλείσουμε (χωρίς βέβαια να εξαντλήσουμε) τον κατάλογο των παραδειγμάτων κυματικών εξισώσεων που περιγράφουν τ διάδοσ εγκαρσίων κυμάτων σε δοκό, παρουσιάζοντας τν εξίσωσ Timosenko, οποία λαμβάνει υπ' όψιν τν επίδρασ των διατμτικών τάσεων και τς στροφικής αδράνειας των στοιχείων τς δοκού (τα οποία αγνοούνται στα πλαίσια τς θεωρίας Bernoulli). Η εξίσωσ Timosenko έχει τν ακόλουθ μορφή: I ( ) ρi tt 1 I,xxtt,xxxx GAκ A Gκ + + + = ή f ( x,t ) / ρ A, (ΕΚ.3ε) όπου οι παράμετροι, ρ, I, A έχουν τν ίδια έννοια ως ανωτέρω, G είναι το μέτρο διάτμσς του υλικού και κ είναι συντελεστής ο οποίος περιγράφει τν επίδρασ των διατμτικών τάσεων και εξαρτάται από τ μορφή τς διατομής τς δοκού. Τα εγκάρσια κύματα σε δοκό αποτελούν ένα ενδιαφέρον παράδειγμα κυματικού φαινομένου, το οποίο, όπως είδαμε, μας δίδει μια πλούσια ποικιλία κυματικών εξισώσεων, παραγομένων βάσει τς δυναμικής του φαινομένου, σε συνδυασμό με διάφορες παραδοχές κινματικής γεωμετρικής και καταστατικής (2) φύσεως. 2.2.2 Ακουστικά κύματα 2.2.3 Υδάτινα κύματα Τα υδάτινα κύματα (water waves) είναι ένα εξαιρετικά ενδιαφέρον και περίπλοκο κυματικό φαινόμενο, το οποίο, εδώ και έναν και πλέον αιώνα, αποτελεί πγή μεγάλου αριθμού (και μεγάλς ποικιλίας) κυματικών εξισώσεων (model wave equations), οι οποίες περιγράφουν κατά προσέγγισ διάφορες επί μέρους όψεις του φαινομένου. Η παραγωγή των διαφόρων model equations (γραμμικών και μ-γραμμικών) από τις γενικές εξισώσεις τς Μχανικής των Ρευστών είναι συχνά μακροσκελής και περίπλοκ. Μια πλήρως παρουσίασ του θέματος, ακόμ και χωρίς ιδιαίτερ έμφασ στις μεθόδους λύσεως των εξισώσεων, θα απαιτούσε μια... πολύτομ μονογραφία(!). -Γραμμική εξίσωσ ρχού νερού ( gh) gh ( x), (ΥΚ.1α) = tt xx x όπου = ( x,t) είναι ανύψωσ τς επιφάνειας του νερού και ( ) h( x ) = h ( x) = h x είναι το τοπικό βάθος. Όταν σταθ., τότε, και εξίσωσ (1α), παίρνει τ μορφή τς εξίσωσς D' Alembert, δλαδή τς (κινματικά παραγόμενς) εξίσωσς (4) του εδαφίου 2.2.1. Η τελευταία εξίσωσ, όπως γνωρίζουμε δεν παρουσιάζει διασπορά, δλαδή μια κυματομορφή (2) Καταστατικές υποθέσεις ή παραδοχές είναι αυτές που αφορούν το υλικό.

ΚΕΦ. 2 Εισαγωγή στ φυσικής τς κυματικής κίνσς 2.2-5 διαδίδεται αναλλοίωτ με ταχύττα gh. Όμως, τα υδάτινα κύματα γενικώς εμφανίζουν διασπορά. Η παρακάτω εξίσωσ έχει αυτή τν ιδιόττα -Γραμμική εξίσωσ ρχού νερού με όρο διασποράς 1 2 gh,xx h,xxtt =. 3 Η εξίσωσ αυτή ισχύει για σταθερό βάθος νερού (h = σταθ.), και όταν το μήκος κύματος είναι πολύ μεγάλο ως προς το βάθος, ενώ, ταυτόχρονα, το πλάτος κύματος πολύ μικρό ως προς το βάθος του νερού. (Πολύ ειδική περίπτωσ, πράγματι!). Πιο "πλούσια" είναι, όμως, ακόλουθ εξίσωσ -(Μ-γραμμική) εξίσωσ Boussinesq 1 2 3 2 gh,xx h,xxtt g ( ) =, 3 2,xx στν οποία περιλαμβάνεται (σε κάποιο βαθμό) τόσο το φαινόμενο τς διασποράς όσο και το φαινόμενο τς μ-γραμμικόττας. Όμως, προσοχή! Και εξίσωσ αυτή ισχύει μόνο για πολύ ρχό νερό, όταν δλαδή το μήκος κύματος είναι πολύ μεγάλο ως προς το βάθος του νερού. Οι ανωτέρω τρεις εξισώσεις παραμένουν αναλλοίωτες ως προς τον μετασχματισμό x x, και άρα στις λύσεις τους περιλαμβάνονται κύματα διαδιδόμενα και προς τις δύο κατευθύνσεις (αυξανόμενα x, και μειούμενα x ). Αν εισάγουμε a priori τν υπόθεσ ότι κυματική διαταραχή διαδίδεται προς μια κατεύθυνσ (αυξανόμενα x ), μπορούμε να καταλήξουμε στν ακόλουθ one-way equation, χαμλότερς τάξς. -Η εξίσωσ Korteweg-de Vries (KdV) 3 g 1 2,t + gh,x +,x + h gh,xxx =, 2 h 6 εκ τς οποίας, παραλείποντας το μ-γραμμικό όρο, βρίσκουμε τ γραμμική εξίσωσ 1 2,t + gh,x + h gh,xxx =. 6 Παραλλαγές των ανωτέρω εξισώσεων, με καλύτερ απόδοσ τς διασποράς, αποτελούν οι ακόλουθες δύο εξισώσεις -Η εξίσωσ Benjamin, Bona and Mahony (BBM) 3 g 1 2,t + gh,x +,x h,txx =, 2 h 6 και -Η συνδυασμέν εξίσωσ KdV-BBM

ΚΕΦ. 2 Κυματικές εξισώσεις 2.2-6 3 g 1 1 2 1 2,t + gh,x +,x + b h,txx bh gh,xxx =, 2 h 2 3 2 οποία για b = 1/ 3 δίδει τν KdV, και για b = δίδει τν BBM. Βέλτιστ τιμή τς "ελεύθερς" σταθερής b, ώστε να αποδίδεται κατά τον καλύτερο δυνατό τρόπο (πάντως, όχι πλήρως) διασπορά, είναι τιμή 3/ 1. 2.2.4 Ηλεκτρομαγντικά κύματα