2η Εργαστηριακή Άσκηση.

Σχετικά έγγραφα
1 Το φυσικό πρόβλημα και εξισώσεις

Πεπερασμένες Διαφορές.

1 Το φυσικό πρόβλημα και εξισώσεις

Μερικές Διαφορικές Εξισώσεις

Μερικές Διαφορικές Εξισώσεις

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-112: Φυσική Ι Χειµερινό Εξάµηνο 2016 ιδάσκων : Γ. Καφεντζής. εύτερη Σειρά Ασκήσεων - Λύσεις.

W = 6.34 kn (2) F = u 2 f = u2 i + 2a(x f x i ) a = u2 f u2 i 2x f. F = d U(x) (5)

(a + b) + c = a + (b + c), (ab)c = a(bc) a + b = b + a, ab = ba. a(b + c) = ab + ac

Η μέθοδος των πεπερασμένων διαφορών για την εξίσωση θερμότητας

Ask seic Majhmatik c Logik c 2

ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΔΥΟ ΔΙΑΣΤΑΣΕΩΝ

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ (Εξ. Ιουνίου - 02/07/08) ΕΠΙΛΕΓΜΕΝΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Παραδείγματα Λυμένες ασκήσεις Κεφαλαίου 5

Φυσική για Μηχανικούς

Αλγεβρικες οµες ΙΙ. ιδάσκουσα : Χ. Χαραλάµπους. Θέµατα προηγουµένων ετών

Ονοματεπώνυμο: Ερώτημα: Σύνολο Μονάδες: Βαθμός:

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ. 2. Χρησιμοποιώντας αποκλειστικά το προηγούμενο αποτέλεσμα να λύσετε το ( ) ( )

Παράρτημα Αʹ. Ασκησεις. Αʹ.1 Ασκήσεις Κεϕαλαίου 1: Εισαγωγή στη κβαντική ϕύση του ϕωτός.

Φυσική για Μηχανικούς

2. Στο ηλιακό στέµµα η ϑερµότητα διαδίδεται µε αγωγιµότητα και η ϱοή ϑερµικής ενέργειας (heat flux)είναι

Πρόβλημα δύο σημείων. Κεφάλαιο Διακριτοποίηση

ΜΔΕ Άσκηση 6 Α. Τόγκας

1. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν γράφοντας την ένδειξη Σωστό ή Λάθος και να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.

ΟΜΑΔΕΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ (ΤΜΗΜΑ Μ-Ω)

Κεφάλαιο 0: Εισαγωγή

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β. υποθέτουμε ότι ένα σωματίδιο είναι μέσα σε ένα μεγάλο (ενεργειακή κβαντοποίηση) αλλά πεπερασμένο κουτί (φρεάτιο δυναμικού):

/ / 38

x[n] = e u[n 1] 4 x[n] = u[n 1] 4 X(z) = z 1 H(z) = (1 0.5z 1 )(1 + 4z 2 ) z 2 (βʹ) H(z) = H min (z)h lin (z) 4 z 1 1 z 1 (z 1 4 )(z 1) (1)

Λύσεις 2ης Ομάδας Ασκήσεων

Φυσική για Μηχανικούς

1 m z. 1 mz. 1 mz M 1, 2 M 1

από t 1 (x) = A 1 x A 1 b.

Θεωρητική μηχανική ΙΙ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΥΔΡΑΥΛΙΚΗΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΙΚΗΣ. Διάλεξη 2: Περιγραφή αριθμητικών μεθόδων

2x y = 1 x + y = 5. 2x y = 1. x + y = 5. 2x y = 1 4x + 2y = 0. 2x y = 1 4x + 2y = 2

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΙΙ, ΣΕΜΦΕ (1/7/ 2013) y x + y.

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-317: Εφαρµοσµένες Στοχαστικές ιαδικασίες - Εαρινό Εξάµηνο ιδάσκων : Π.

Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις προβλήματα οριακών τιμών

ΕΝΟΤΗΤΑ 1.2: ΑΠΛΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ (ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ, ΑΡΧΙΚΗ ΦΑΣΗ, ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΛΑΤΗΡΙΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ, ΟΡΜΗ) ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β. ΚΑΤΑΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΝΟΝΙΚΩΝ ΤΡΟΠΩΝ - ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ D.O. S Density Of States

Λύσεις Εξετάσεων Φεβρουαρίου Ακ. Έτους

1.1 Βασικές Έννοιες των Διαφορικών Εξισώσεων

= λ. u t = u xx UT = U T T T = U U. Οσον αφορά τη χρονική εξίσωση έχουμε. T + λt =0 T (t) =e λt. ενώ για τη χωρική

ΕΝΟΤΗΤΑ 1.2: ΑΠΛΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ (ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ, ΑΡΧΙΚΗ ΦΑΣΗ, ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΛΑΤΗΡΙΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ, ΟΡΜΗ) 2ο set - μέρος Α - Απαντήσεις ΘΕΜΑ Β

Μέρος A: Νευτώνιες τροχιές (υπό την επίδραση συντηρητικών δυνάμεων) (3.0 μονάδες)

v y = 12x 2 y + 4y v(x, y) = 6x 2 y 2 + y 4 + y + c(x). f(z) = u(z, 0) + iv(z, 0) = z + i(z 4 + c), f(z) = iz 4 + z i.

d = 5 λ / 4 λ = 4 d / 5 λ = 4 0,5 / 5 λ = 0,4 m. H βασική κυματική εξίσωση : υ = λ f υ = 0,4 850 υ = 340 m / s.

y[n] 5y[n 1] + 6y[n 2] = 2x[n 1] (1) y h [n] = y h [n] = A 1 (2) n + A 2 (3) n (4) h[n] = 0, n < 0 (5) h[n] 5h[n 1] + 6h[n 2] = 2δ[n 1] (6)

Υπολογισμός της σταθεράς ελατηρίου

dq dv = k e a 2 + x 2 Q l ln ( l + a 2 + l 2 ) 2 10 = (

ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ. Ασκήσεις Κεφαλαίου Ι

w = f(z) = z + i C(0,4) 2πi z 2 (z 2) 3 dz = 1 8. f(z) = (z 2 + 1)(z + i). e z 1 e z 1 = 3 cos 2θ

Κλασικη ιαφορικη Γεωµετρια

Κεφ. 6Α: Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις - προβλήματα δύο οριακών τιμών

Γεωµετρικη Θεωρια Ελεγχου

bx 2 (t). Για είσοδο ax 1(t) + bx 2 (t), η έξοδος είναι x(t t 0 ) και y(t t 0) = t t 0 x(t) ax 1 (t 1) + bx 2 (t 1) sin ax 1 (t)+

Φυσική για Μηχανικούς

Θεωρητική μηχανική ΙΙ

E = 1 2 k. V (x) = Kx e αx, dv dx = K (1 αx) e αx, dv dx = 0 (1 αx) = 0 x = 1 α,

Μερικές Διαφορικές Εξισώσεις

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Χημείας Φυσική 1 1 Φεβρουαρίου 2017

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. Λογισμός 3 Ασκήσεις. Μιχάλης Μαριάς Τμήμα Α.Π.Θ.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο: ΔΙΑΦΟΡΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 3: ΕΦΑΠΤΟΜΕΝΗ [Κεφάλαιο 2.1: Πρόβλημα εφαπτομένης του σχολικού βιβλίου]. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β

ΦΥΣ η ΠΡΟΟΔΟΣ 8-Μάρτη-2014

. Να βρεθεί η Ψ(x,t).

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6. Κεντρικές υνάµεις. 1. α) Αποδείξτε ότι η στροφορµή διατηρείται σε ένα πεδίο κεντρικών δυνάµεων και δείξτε ότι η κίνηση είναι επίπεδη.

β. Το πλάτος της σύνθετης ταλάντωσης είναι : Α = (Α 1 ² + Α 2 ² + 2 Α 1 Α 2 συν φ) (φ = π rad) Α = (Α 1 ² + Α 2 ² + 2 Α 1 Α 2 συν π) Α = [Α 1 ² + Α 2

f στον κόμβο i ενός πλέγματος ( i = 1, 2,,N

Μέτρηση της επιτάχυνσης της βαρύτητας. με τη μέθοδο του απλού εκκρεμούς

ΦΥΣ η ΠΡΟΟΔΟΣ 8-Μάρτη-2014

Εφαρμογή της γενικής λύσης

1 2 k(x 0 x e ) 2 = 1 2 mv2 1x = K 1 K 1 = 1 2 (100 N/m)(0.20 m 0 m)2 = 2.0J

Κεφαλαιο 7: Η ΜΠΣ για ελλειπτικά προβλήματα με μη-ομαλές λύσεις

sin(30 o ) 4 cos(60o ) = 3200 Nm 2 /C (7)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-112: Φυσική Ι Χειµερινό Εξάµηνο ιδάσκων : Γ. Καφεντζής. Τελική Εξέταση

LCs 2 + RCs + 1. s 1,2 = RC ± R 2 C 2 4LC 2LC. (s 2)(s 3) = A. = 4 s 3 s=2 s + 2 B = (s 2)(s 3) (s 3) s=3. = s + 2. x(t) = 4e 2t u(t) + 5e 3t u(t) (2)

ΦΥΣ. 211 Τελική Εξέταση 10-Μάη-2014

Εξίσωση μεταφοράς. Κεφάλαιο Μέθοδοι upwind και downwind

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-370: Ψηφιακή Επεξεργασία Σήµατος Χειµερινό Εξάµηνο 2016 ιδάσκοντες : Γ. Στυλιανού - Γ.

Σ F x = 0 T 1x + T 2x = 0 = T 1 cos(θ 1 ) = T 2 cos(θ 2 ) (2) F g cos(θ 2 ) (sin(θ 1 ) cos(θ 2 ) + cos(θ 1 ) sin(θ 2 )) = F g cos(θ 2 ) T 1 =

ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ B ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ

Λύσεις 1ης Ομάδας Ασκήσεων

Απειροσ τικός Λογισμός ΙΙ Πρόχειρες Σημειώσεις Τμήμα Μαθηματικών Πανεπιστήμιο Αθηνών

Κεφάλαιο 0 Μιγαδικοί Αριθμοί

u = x t t = t 0 = T = x u = = s t = = s u = u bat 1 + T c = 343 m/s 273

x 2 + y 2 x y

ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση

Γραμμική Άλγεβρα Ενότητα 2: Διανυσματικοί χώροι

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ Ι (ΠΕΡΙΤΤΟΙ) Λυσεις Ασκησεων - Φυλλαδιο 4

y[n] ay[n 1] = x[n] + βx[n 1] (6)

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΜΙΓΑΔΙΚΟΙ ΑΡΙΘΜΟΙ ΛΥΜΕΝΕΣ & ΑΛΥΤΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ. Επιμέλεια: Γ. Π. Βαξεβάνης (Γ. Π. Β.

E = T + m 0. E 2 = p 2 + m 2 0. (T + m 0 ) 2 = p 2 + m 2 0 () T 2 + 2T m 0 = p 2 () p = T 2 + 2T m 0. s T + 1. p 2T m0

Αριθµητική Ολοκλήρωση

Φυσική για Μηχανικούς

Εξέταση στο Mάθηµα: "ΘΕΩΡΙΑ ΙΚΤΥΩΝ" (5 ο εξάµηνο)

Γραμμικά Συστήματα Διαφορικών Εξισώσεων

Πρόλογος. Κατάλογος Σχημάτων

ΛΥΣΕΙΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΥ mu 1 2m. + u2. = u 1 + u 2. = mu 1. u 2, u 2. = u2 u 1 + V2 = V1

Γεωµετρικη Θεωρια Ελεγχου

KΕΦΑΛΑΙΟ 2. H εξίσωση θερμότητας.

Transcript:

η Εργαστηριακή Άσκηση. Παράδοση: Θα γράψετε μια αναφορά σε στην οποία θα υπάρχουν οι απαντήσεις στα ερωτήματα και σχολιασμός των αποτελεσμάτων. Η παράδοση της ασκησης θα γίνει μέχρι την Δευτέρα 4/5 ώρα 8:00. Θα στείλετε με email ένα αρχείο της μορφής ΕΠΝΥΜΟ-ΑΜ.tgz στοοποίοθαπεριέχεταιηαναφοράσεμορφή psήpdfκαθώςκαιοκώδικας.στηναναφορά θα αναγράφονται τα στοιχεία σας: ονοματεπώνυμο, ΑΜ, αριθμός εξαμήνου. Θεωρούμε σε αυτή την εργαστηριακή άσκηση το ίδιο πρόβλημα και την ίδια γεωμετρία με αυτότηςεργαστηριακήςάσκησης. Υποθέτουμεότι R είναιμίαανοικτή,φραγμένη περιοχήμεομαλόσύνορο =, g L (), k L (),καιύπαρχει α > 0τέτοιοώστε k(x) α, x (). Θέλουμε να βρούμε την θερμοκρασία u σε ένα υλικό με θερμική αγωγιμότητα k(x), div (k(x) u(x)) = g(x) στο () u = 0 στο καιθεώρουμεότιηπεριοχή χωρίζεταισεδύούπο-περιοχές =,καιότιη θερμική αγωγιμότητα είναι σταθερή σε κάθε περιοχή { k στην k(x) = (3) k στην k n Σ k Σχήμα:Ηπεριοχή = (αʹ) ράψτε την μεταβολική μορφή του προβλήματος() a(u, v) = L(v), v V (4)

(βʹ)θέλουμεναλύσουμετοπρόβλημαιδιοτιμών: Βρείτε λ Cκαι u V, u 0 τέτοια ώστε, a(u, v) = λ(u, v) v V (5) Τι μπορείτε να πείτε για αυτό το πρόβλημα? Υποθέτουμε ότι k m k(x) k M, x Χτησιμοποιόντας την αρχή του Min-Max, δώστε άνω και κάτω φράγμα για τις ιδιοτιμές του προβλήματος. Συμβολίζουμεμε Στοσύνορομεταξύ και, Σ =, j = j, j =,. Υποθέτουμεότι = [, ] καιθεωρούμεότι Σ = [, ] {y = 0}, = {y > 0} και = {y < 0}. Οπως στην άσκηση, προσεγγίζουμε το πρόβλημα(4) χρησιμοποιώντας πεπέρασμενα στοιχεία Q. Φτιάξτεμιαδιακριτοποίησητηςπεριοχής χρησιμοποιώνταςτετράγωναπλευράς h, = N el l= T l. Εστω N el οολικόςαριθμόςπεπερασμένωνστοιχείων, (M i ) i=..ns τασημείατηςδιακριτοποίησης(οικορυφέςτωντετραγώνων)όπου N s είναι οολικόςαριθμόςτωνσημείων. Εχουμε N s = N i +N d,με N i ταεσωτερικάσημεία(που δενανοικούνστοσύνορο = )και N d τασημείαπουανήκουνστοσύνορο με την συνοριακή συνθήκη Dirichlet. (αʹ) Κατασκεύαστε ένα πλέγμα της περιοχής, έτσι ώστε η διεπιφάνεια Σ να συμπίπτει με τις πλευρές των τετραγώνων(βλ. σχήμα ). Σ Θαπρέπειναορίσετε: Σχήμα : Παράδειγμα διακριτοποίησης (ι) N el, N i, N d, N s (ιι) coor(m, i),ηiσυντεταγμένητουσημείου m( m N s, i ). (ιιι) lg(l, i)οολικόςαριθμόςτουσημέιου iπουανήκειστο lστοιχείο( l Nel, i 4).

(ι ) ref(l)έναςδείκτηςτουστοιχέιου lτέτοιοςώστε, Εστω V h, ref(l) = { αν Tl αν T l V h = { v C 0 ( ), v /Tl Q (T l ), T l, } και (w J ) J=,Ns,οιολικέςσυναρτήσηςβάσης, w J (M I ) = δ IJ I, J N s Η προσεγγιστική λύση του προβλήματος γράφεται σύμφωνα με την μέθοδο της παρεμβολής N s u h (x) = u J w J (x) (βʹ)δείξτεότιτοδιακριτόπρόβλημαιδιοτιμώνγράφεται:βρείτε λ h και U = {u J } N i J=, J= KU = λ h MU (6) όπου M είναι ο πίνακας μάζας. M είναι συμμετρικός και θετικά ορισμένος άρα έχουμε M = L M L t M όπου L M κάτωτριγωνικόςαντιστρέψιμοςπίνακας. Δείξτε ότισεαυτήτηνπερίπτωσητοπρόβλημα(6)είναιισοδύναμομετοναβρεθούνοι ιδιοτιμέςκαιταιδιοδανύσματατουπίνακα B = L M KL t M. (γʹ) ράψτε ένα πρόγραμμα που υπολογίζει την λύση του(6). ια να τεστάρετε τον κώδικα σας οι λύσεις του συνεχούς προβλήματος για k =σταθερά είναι, ( (mπ ) ) λ m,p = k, m =,,..., p =,,..., u m,p = sin ) ( pπ + ( mπ ) (x + ) sin ( pπ (y + ) ), m =,,..., p =,,..... Τώρα ενδιαφερόμαστε να βρούμε τις αρμονικές λύσεις της κυματικής εξίσωσης που αντιστοιχούν σε δεδομένη κυκλική συχνότητα ω: div (k(x) u(x)) ω u = g(x) στην (7) u = 0 στο (αʹ) ράψτε την μεταβολική μορφή του προβλήματος(7). Χρησιμοποιόντας την εναλακτική του Fredholm, γράψτε υπό ποιες συνθήκες το πρόβλημα έχει μοναδική λύση. 3

(βʹ) Χρησιμοποιόντας το πρόγραμμα που γράψατε βρείτε τις ιδιοτιμές του προβλήματος (6)γιατηνγεωμετρίατουσχήματοςκαιγιατιςτιμές : (k, k ) = (, ), (, ), (, 0), (, ), (0, ) (γʹ) Θεωρούμε ότι το πρόβλημα έχει μοναδική λύση. Δείξτε ότι η επίλυση του προβλήματος(7)μεπεπερασμέναστοιχεία Q αντιστοιχείστοναβρεθείηλύση Uτου γραμμικού προβλήματος: όπου [g] = (g(m I )) I=,Ni. (δʹ) ράψτε ένα πρόγραμμα επίλυσης του(8). (εʹ) Τρέξτε το πρόγραμμα επίλυσης με g (K ω M)U = M[g] (8) g(x, y) = g(r) = ( r a )3 Ba (9) όπου r είναιηαπόστασητουσήμειου (x, y)απότοσημείο (x s, y s ) = (0, /) r = (x x s ) + (y y s ), a = 5hκαι Ba είναιησυνάρτησηπουπαίρνειτίμη στο εσωτερικό του δίσκου με ακτίνα a και 0 στο εξωτερικό του. ια τις τιμές (k, k ) = (, ), (, ), (, 0), (, ), (0, ) καιγιαδιαφορετικέςτιμέςτηςσυχνότητας f = ω π. Τομήκοςκύματοςορίζεται σεκάθεπεριοχή j, j =, λ j = π k j ω = kj f (0) ια να βρούμε μια καλή προσέγγιση της λύσης πρέπει να χρησιοποιήσουμε ένα πλέγμαμεαρκέτασημείαανάμήκοςκύματος.στηνπράξη,θεωρούμε NPWLτων αριθμό σημείων ανά μήκος κύματος και υπολογίζουμε το βήμα του πλέγματος από (για δεδομένη συχνότητα) km h f(npwl ) όπου k m = min k, k. (ϛʹ)πέρνονταςδιαφορετικέςτιμέςτου NPWL(5, 0, 5και 0)μελετήστετηνεπιροή του στην ποιότητα των αποτελεσμάτων. (ζʹ) Τι γίνεται όταν αυξάνεται η συχνότητα; (ηʹ) Τι γίνεται όταν η συχνότητα είναι κοντά σε μία ιδιοτιμή του προβλήματος(6) (ω = λ h ); 4

3. Το προγραμμά σας μπορείται να το γράψετε σε FORTRAN, C, MATLAB(C δεν ξέρω!). ια την επίλυση του γραμμικού συστήματος σε FORTRAN, C χρησιμοποιηστε μια απο τις subroutines lapack (SPORTS για παράδειγμα), για την εύρεση των ιδιοτιμών/ιδιοδιανυσμάτων μπορείται να χρησιμοποιήστε την subroutine SSYEV για παράδειγμα. 5