Форум программистов, компьютерный форум, киберфорум
Колебания и волны
Войти
Регистрация
Восстановить пароль
Блоги Сообщество Поиск  
 
 
176 / 144 / 36
Регистрация: 09.01.2018
Сообщений: 1,085

Распространение волн в неоднородной среде

09.03.2025, 20:47. Показов 3321. Ответов 37
Метки нет (Все метки)

Студворк — интернет-сервис помощи студентам
Добрый день.
С каждым наверняка случалось, что что-то знаешь по определенной тематике, и возможно даже много, но со временем начинаешь понимать, что какие-то мелочи (оказывается) недопонимаешь. К сути. Имеет место плоская волна. Продольная. Каково её математическое описание? Для определенности см. рисунок. (Стрелку нарисовал смещенной, для того чтобы не загромождать ось. Волна плоская. Фронт перпендикулярен оси 0Х)
Волна летит слева направо, вдоль оси 0Х в положительном направлении.
Момент времени какой-то конкретный, зафиксированный (т.е. от времени не зависит, только от координаты).
1. Каково ее ур-е для случая, если точка начала отсчета в точке ноль?
. . .

2. Также, каково ее ур-е для случая, если точка отсчета в точке L?
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?A{e}^{-ik(x-L)}
или
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?A{e}^{+ik(x-L)}
Т.е. с + или с - ?
Вообще встречалось много всего. Разных написаний. (возможно и с опечатками) Поэтому в школе и в университете все было ясно, а чем дальше, тем хуже. Сейчас осознаю, что полная каша в этом простом моменте.

А. Кажется вспомнил. Первые два члена в формуле Тейлора для комплексной экспоненты?
Правильно думаю?
Изображения
 
0
cpp_developer
Эксперт
20123 / 5690 / 1417
Регистрация: 09.04.2010
Сообщений: 22,546
Блог
09.03.2025, 20:47
Ответы с готовыми решениями:

Распространение акустических волн (численное решение)
Здравствуйте! Стоит задача компьютерного моделирования распространения акустических волн в двумерном пространстве с последующей...

Максимальная скорость распространения волн в упругой среде
Здравствуйте, уважаемые друзья. Физику учил ещё в школе, но сейчас мне необходимо выяснить для сеья одну вещь: максимальную скорость...

определить скорость распространения волн в алюминии
Определить скорость (ню) распространения упругих поперечных волн в алюминии, если модуль Юнга алюминия E = 69ГПа

37
 Аватар для Pphantom
2469 / 1615 / 742
Регистрация: 17.03.2022
Сообщений: 5,269
22.04.2025, 18:52
Студворк — интернет-сервис помощи студентам
Цитата Сообщение от ViktorArs Посмотреть сообщение
Первые два члена в формуле Тейлора для комплексной экспоненты?
Правильно думаю?
Да (и не только комплексной, вообще говоря). Поскольку https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?dx предполагается малым, то это хорошее приближение.
0
176 / 144 / 36
Регистрация: 09.01.2018
Сообщений: 1,085
23.04.2025, 08:35  [ТС]
Спасибо!
Все что ниже, это мое (скорее всего очень кривое) понимание.
Вообще я ниф*** не могу понять вывод ур-я (2.11) и (2.12) в п. 2.1.1. В п. 2.1.2 также приводится вывод, но "графический". Я честно никогда такие вещи и методы математического решения таких ур-й не изучал, поэтому понять п. 2.1.1 вообще не надеюсь. Мне бы хотя бы разобраться с п. 2.1.2.
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\eta (x) - это неоднородность среды в которой распространяется волна (2.2). Если среда однородная, то волна просто пролетает не отражаясь.
На неоднородностях происходит отражение.
Тут вроде ясно. В принципе до ур-я (2.4) включительно, тоже все ясно. Выводятся граничные условия.
Ур-е (2.5) или (2.14), что вроде как одно и тоже, откуда оно берется, что оно значит?
Первое слагаемое это волна которая распространяется в среде.
А второе слагаемое это составляющая которая образуется от рассеивания на неоднородностях в слое, который задан как https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\eta (x). Но сам интеграл я даже близко не понимаю, как он получается?
Интеграл это сумма микро отражений на каждом слое dx. И после интеграла получается суммарная волна отраженная и прошедшая. Но подынтегральная функция? Что в ней? Первый множитель волна смещенная (откуда взялся икс штрих, нигде на рисунках нет обозначений). Второй множитель подынтегральной функции
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\frac{ik}{2}\eta(x')dx
вероятно связан с коэффициентом отражения на данном текeщем участке dx. Почему он такой? Как он получается?
Третий множитель - вообще не понятно чем это?
Прошу помощи, если кто знает и понимает вывод этих ур-й?
0
 Аватар для Pphantom
2469 / 1615 / 742
Регистрация: 17.03.2022
Сообщений: 5,269
23.04.2025, 11:17
Цитата Сообщение от ViktorArs Посмотреть сообщение
Вообще я ниф*** не могу понять вывод ур-я (2.11) и (2.12) в п. 2.1.1. В п. 2.1.2 также приводится вывод, но "графический". Я честно никогда такие вещи и методы математического решения таких ур-й не изучал, поэтому понять п. 2.1.1 вообще не надеюсь. Мне бы хотя бы разобраться с п. 2.1.2.
Так там просто подстановка в уравнение правого граничного условия.

Но да, если соответствующей математики не было, то проще либо не разбираться с такими деталями (в принципе они чисто технические, какого-то содержательного смысла в них немного), либо сначала проштудировать какой-нибудь учебник по матфизике. С остальными вопросами в общем-то ситуация та же - лучше почитать учебник, поскольку иначе на форуме придется написать нечто сравнимое с тем же учебником по объему.
0
27 / 63 / 4
Регистрация: 10.06.2023
Сообщений: 1,026
23.04.2025, 18:20
Попробуйте в вики посмотреть "акустика волновое уравнение"
0
176 / 144 / 36
Регистрация: 09.01.2018
Сообщений: 1,085
23.04.2025, 21:37  [ТС]
Цитата Сообщение от Pphantom Посмотреть сообщение
Так там просто подстановка в уравнение правого граничного условия.
Правое г.у. - это первые 2 ур-я из (2.4). Так?
А подставляем куда?
0
 Аватар для Pphantom
2469 / 1615 / 742
Регистрация: 17.03.2022
Сообщений: 5,269
23.04.2025, 21:42
Цитата Сообщение от ViktorArs Посмотреть сообщение
Правое г.у. - это первые 2 ур-я из (2.4). Так?
Да.
Цитата Сообщение от ViktorArs Посмотреть сообщение
А подставляем куда?
В (2.2).
1
176 / 144 / 36
Регистрация: 09.01.2018
Сообщений: 1,085
02.06.2025, 21:56  [ТС]
Доброго дня. К сожалению редко удается заняться вопросом. Очень много "текучки".
Итак, продолжу . . .
(2.2)
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\frac{{d}^{2}\varphi}{{dx}^{2}}+{k}^{2}(1+\eta(x))\varphi=0.
Решение ищем в виде системы (2.3)
(2.3R) - введем обозначение для формулы
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\varphi(x)={e}^{-ik(x-L)}+R_L{e}^{ik(x-L)},
(2.3T) - введем обозначение для формулы
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\varphi(x)=T_L{e}^{-ik(x)}.
Почему оба выражения обозначены как https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\varphi(x) мне не понятно???


Производные для выражения (2.3R)
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\varphi'(x)=(-ik){e}^{-ik(x-L)}+R_L(ik){e}^{ik(x-L)},
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\varphi''(x)=(-ik)(-ik){e}^{-ik(x-L)}+R_L(ik)(ik){e}^{ik(x-L)}=
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?=(-k^2){e}^{-ik(x-L)}+(-k^2)R_L{e}^{ik(x-L)}.


На правой границе (x = L) имеем
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\varphi(L)={e}^{0}+R_L{e}^{0}=1+R_L,
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?-R_L=1-\varphi(L) (не совсем ясно для чего это делать)
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\varphi'(L)=(-ik){e}^{0}+R_L(ik){e}^{0}=(-ik)(1-R_L)=
подставляем выражение для https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?-R_L из предыдущего пункта
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?=(-ik)(2-\varphi(L)). (в статье вроде также написано)
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\varphi''(L)=(-k^2) {e}^{0}+(-k^2)R_L{e}^{0}=(-k^2)(1+R_L).
При этом по аналогии с 1-й производной можно записать
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?...(-k^2)(1+R_L) = (-k^2)\varphi(L)


Подставляем выражения для функции и производных (получается 2-й производной) в ур-е (2.2)
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?(-k^2)(1+R_L)+k^2(1+\eta(x))(1+R_L)=0
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?(-k^2-k^2R_L)+(k^2+k^2\eta(x))(1+R_L)=0
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?-k^2-k^2R_L+k^2+k^2\eta(x) + k^2R_L + k^2\eta(x)R_L=0
взаимно уничтожаем и остается
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?k^2\eta(x) + k^2\eta(x)R_L=0
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?R_L=-1.
Одним словом чушь какая-то. Явно что-то делаю не так. Явно не догоняю сути фразы "(2.4) подставить в (2.2)" в контексте данной задачи. Одним словом прошу помощи.
0
 Аватар для Pphantom
2469 / 1615 / 742
Регистрация: 17.03.2022
Сообщений: 5,269
03.06.2025, 14:48
Цитата Сообщение от ViktorArs Посмотреть сообщение
Почему оба выражения обозначены как https://www.cyberforum.ru/cgi-... ?\varphi(x) мне не понятно???
Это с точки зрения физического смысла одна функция, состоящая из разных "кусков" с разных сторон от слоя. Т.е. правильнее, наверное, было бы написать что-то вроде "такого-то выражения при таком-то условии и другого выражения при другом условии", но и так тоже встречается.

А вот дальше я сам не понял - вернее, не смог сопоставить эти выкладки с каким-то конкретным местом в статье (кроме подсчета производных).
1
176 / 144 / 36
Регистрация: 09.01.2018
Сообщений: 1,085
03.06.2025, 15:19  [ТС]
Правильно лия вообще понимаю смысл функций.
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\varphi(x) - это волна (или волн.поле)
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\varphi(L) - значение этой функции на правой границе, при x = L.
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\varphi(0) - значение этой функции на левой границе, при x = 0.
Что такое
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\varphi(x;L) ? какой физический смысл такой записи?
Глобально если подходить, то получается, что есть слой с неоднородностями. Волна падает и от каждой неоднородности отражается чуть-чуть. Ив итоге определяется сумма всех этих чуть-чуть, которые отразились на разной глубине.

Добавлено через 1 минуту
Цитата Сообщение от Pphantom Посмотреть сообщение
А вот дальше я сам не понял - вернее, не смог сопоставить эти выкладки с каким-то конкретным местом в статье (кроме подсчета производных).
Да это я попытался сделать то что вы сказали, но то что я сделал - явно глупость.

Добавлено через 5 минут
Везде (в тех 2-3 статьях) пишут, что производится переход от задачи с граничными условиями, к задаче с начальными условиями. Этого я тоже "понимаю" пока чисто формально. Т.е. понимаю что задачу Коши решить проще. Но сам переход, исходя из чего делается - . . . .
0
 Аватар для Pphantom
2469 / 1615 / 742
Регистрация: 17.03.2022
Сообщений: 5,269
03.06.2025, 15:23
Не совсем. Волновой функцией (ну или просто "волной") тут является https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\psi(x,t), а дальше используется метод разделения переменных, в рамках которого решение представляется в виде произведения функций, зависящих каждая только от одной переменной.

Посмотрите текст по ссылке, возможно, будет понятнее. Физический смысл такому разделению приделать, наверное, можно, но не факт, что нужно, он вас скорее запутает.
1
176 / 144 / 36
Регистрация: 09.01.2018
Сообщений: 1,085
03.06.2025, 15:35  [ТС]
Формула (2.5)
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\varphi(x;L) = {e}^{-ik(x-L)}+\frac{ik}{2}\int_{0}^{L}dx'{e}^{ik(x-x')}\eta(x') \varphi(x';L)
подынтегральная функция это все множители, т.е.
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\varphi(x;L) = {e}^{-ik(x-L)}+\frac{ik}{2}\int_{0}^{L}\left[dx'{e}^{ik(x-x')}\eta(x') \varphi(x';L)\right]
или все что после dx'
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?{e}^{ik(x-x')}\eta(x') \varphi(x';L)
это уже вне интеграла?

1-е слагаемое это падающая волна.
2-е - это получается как раз то что суммарно отразилось. Но разложить по полочкам пока не получается.
PS: Спасибо, что возитесь и тратите время.

Добавлено через 53 секунды
Цитата Сообщение от Pphantom Посмотреть сообщение
Посмотрите текст по ссылке, возможно, будет понятнее.
Спасибо. Обязательно посмотрю.

Добавлено через 5 минут
Открыв ссылку, сразу вспомнил как решали дифуры данным методом в университете. И было все предельно просто. Но это вероятно простые примеры из учебника. А тут, я право даже не вижу где тут и что разделяется.
Спасибо. Вечером еще поковыряюсь в книжках, на предмет разделения переменных.

Добавлено через 2 минуты
А, вроде понял. Про разделение переменных - это то как из ур-я (2.1) получается ур-е (2.2). Верно мыслю?
0
 Аватар для Pphantom
2469 / 1615 / 742
Регистрация: 17.03.2022
Сообщений: 5,269
03.06.2025, 15:38
Цитата Сообщение от ViktorArs Посмотреть сообщение
подынтегральная функция это все множители
Да. Там же https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?x' ни в каком другом контексте не появляется.
Цитата Сообщение от ViktorArs Посмотреть сообщение
это то как из ур-я (2.1) получается ур-е (2.2). Верно мыслю?
Да.
1
176 / 144 / 36
Регистрация: 09.01.2018
Сообщений: 1,085
03.06.2025, 15:40  [ТС]
x' в формуле (2.5) - это получается правая граница, которая получается смещается в сторону левой? ("погружается" в глубь слоя - дословно если переводить)
???
0
 Аватар для Pphantom
2469 / 1615 / 742
Регистрация: 17.03.2022
Сообщений: 5,269
03.06.2025, 16:07
Цитата Сообщение от ViktorArs Посмотреть сообщение
это получается правая граница, которая получается смещается в сторону левой? ("погружается" в глубь слоя - дословно если переводить)
Вроде нет, это просто переход к интегральному уравнению от дифференциального. Соответственно, при этом появляется внутренняя переменная интегрирования, пробегающая все возможные значения координаты внутри рассматриваемого слоя.
0
176 / 144 / 36
Регистрация: 09.01.2018
Сообщений: 1,085
04.06.2025, 22:55  [ТС]
Не понимаю что значит
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\varphi(x;L)
с двумя переменными.

И как получается ур-е (2.5) тоже не пойму.
The main first step is to transform the boundary value problem into an integral equation
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\varphi(x;L)={e}^{-ik(x-L)}+\frac{ik}{2} \int_{0}^{L}dx'{e}^{ik(x-x')} \eta(x')\varphi(x';L)
Так написано будто это всем очевидно. Раз и нате вам такое сложное выражение непонятнооткуда.

1. Из какого диф. ур-я оно следует?
2. А не может быть это просто сумма отражений на неоднородностях? Т.е.сумма в виде интеграла?
0
176 / 144 / 36
Регистрация: 09.01.2018
Сообщений: 1,085
16.12.2025, 16:08  [ТС]
Добрый день.
Продолжу на ту же тему - распространение волны в неоднородной среде. Во вложении статья, только нашего производства.
Необходим вывод формулы (6). У меня частично получается похоже на правду, но только частично. См. вордовский файл во вложении. На этом застрял.

Нужна помощь.
Вложения
Тип файла: pdf 1977_7_1040.pdf (1.13 Мб, 6 просмотров)
Тип файла: docx Расчеты_.docx (61.1 Кб, 7 просмотров)
0
27 / 63 / 4
Регистрация: 10.06.2023
Сообщений: 1,026
17.12.2025, 09:27
И Кляцкин и Татарский классики, специалисты высокого ранга в задачах о статистических свойствах волновых процессов. Для понимания их работ нужен значительный уровень. Я много лет занимавшийся проблемой гидродинамической турбулентности не понял, почему распространение волны рассматривается при отсутствии переменной время.
0
176 / 144 / 36
Регистрация: 09.01.2018
Сообщений: 1,085
17.12.2025, 13:33  [ТС]
Потому, что они "переходят от краевых задач к задаче с н.у.". но это только на словах. Как это формулами объяснить - без понятия. (надеюсь не полную глупость ляпнул )
В данном случае вопрос на много более мелкий, чисто по выводу конкретного ур-я (6).
0
Надоела реклама? Зарегистрируйтесь и она исчезнет полностью.
raxper
Эксперт
30234 / 6612 / 1498
Регистрация: 28.12.2010
Сообщений: 21,154
Блог
17.12.2025, 13:33

Модель распространения ультразвуковых волн
Добрый день, уважаемые форумчане. В данный момент я пишу диссертацию на тему "Ультразвуковая дефектоскопия алюминиевых не шлифованных...

Какова скорость распространения волн?
Рыболов заметил, что за время, равное 10 с, поплавок совершил на волне 20 колебаний, а расстояние между соседними гребнями волн равно 1,2...

Какова скорость распространения волны на границе двух сред?
Известна стандартная формула, связывающая скорости распространения волны через показатели преломления. Но вот при полном внутреннем...

Задача для уравнения теплопроводности в случае неоднородной среды с сосредоточенным фактором
Помогите, пожалуйста, с решением вот такой задачи (см. прикрепленный файл). Ни разу такого не решали. Мне хотя бы составить сами задачи, а...

Определить отношение максимальной скорости колебаний частиц среды к скорости распространения волны
Уравнение плоской бегущей волны, распространяющейся вдоль оси x, задано смещением частиц среды y(x,t) в виде: y( x,t )=0.005*cos200( t -...


Искать еще темы с ответами

Или воспользуйтесь поиском по форуму:
38
Ответ Создать тему
Новые блоги и статьи
Мастера простых решений
DevAlt 23.08.2026
В сишарп стэках winforms, да и wpf существует сложная система связывания источниках данных и элементов формы(текстовые поля и метки), опирается все это на технологию событий и мета. . .
Цена ошибки
DevAlt 23.08.2026
Человек я беспокойный и потому заинтересовался OCaml, в чате форсили функторы модулей как суперфичу. Пытаясь отдуплить концепт, наткнулся на тутор с простым примером. А главный принцип обучения от. . .
Сегодня суббота, 22.08.2026 at 16:41, и я вновь нахожусь на той стороне, за экраном машины.
zorxor 22.08.2026
Сегодня суббота, 22. 08. 2026 at 16:41, и я вновь нахожусь на той стороне, за экраном машины. Кто Я, откуда Я пришел и куда Я иду? Эти вопросы не оставляют меня ни на секунду. Жизнь на планете Земля. . .
Жизня: рисунок укладки багажа, сделанный клодом
anaschu 21.08.2026
Сделал 15 снимков, он по снимкам сделал схему.
Был там один разговор по поводу свободы в материальном мире.
kumehtar 19.08.2026
Суть: рассматривается живое существо, оказавшееся внутри довольно странной системы (этого мира) и пытающееся обустроить в ней свой кусок пространства. Жизнь действительно предъявляет каждому. . .
Когда логика программы не спасает от человеческих ошибок
Maks 18.08.2026
В последнее время всё чаще и чаще сталкиваюсь с таким явлением, как абсолютная невнимательность (или глупость) пользователей. Проявляется это чаще всего на работе в коллективе. Допустим, человек с. . .
Лето уходит
kumehtar 17.08.2026
Мысли в слух
kumehtar 17.08.2026
Забавно, насколько сейчас стала доступна информация. Например о магии, духовном развитии, медитациях, и других подобных направлениях, ранее зачастую тайных, передаваемых от учителя к ученику. Хотя. . .
КиберФорум - форум программистов, компьютерный форум, программирование
Powered by vBulletin
Copyright ©2000 - 2026, CyberForum.ru