1

x

هدف البحث

بحث في العناوين

بحث في اسماء الكتب

بحث في اسماء المؤلفين

اختر القسم

القرآن الكريم
الفقه واصوله
العقائد الاسلامية
سيرة الرسول وآله
علم الرجال والحديث
الأخلاق والأدعية
اللغة العربية وعلومها
الأدب العربي
الأسرة والمجتمع
التاريخ
الجغرافية
الادارة والاقتصاد
القانون
الزراعة
علم الفيزياء
علم الكيمياء
علم الأحياء
الرياضيات
الهندسة المدنية
الأعلام
اللغة الأنكليزية

موافق

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

الرياضيات : المعادلات التفاضلية و التكاملية : معادلات تفاضلية : المعادلات التفاضلية الجزئية :

Wave Equation--Rectangle

المؤلف:  المرجع الالكتروني للمعلوماتيه

المصدر:  المرجع الالكتروني للمعلوماتيه

الجزء والصفحة:  ...

25-7-2018

2026

Wave Equation--Rectangle

To find the motion of a rectangular membrane with sides of length L_x and L_y (in the absence of gravity), use the two-dimensional wave equation

(1)

where z(x,y,t) is the vertical displacement of a point on the membrane at position (x,y) and time t. Use separation of variables to look for solutions of the form

(2)

Plugging (2) into (1) gives

(3)

where the partial derivatives have now become complete derivatives. Multiplying (3) by  gives

(4)

The left and right sides must both be equal to a constant, so we can separate the equation by writing the right side as

(5)

This has solution

(6)

Plugging (5) back into (◇),

(7)

which we can rewrite as

(8)

since the left and right sides again must both be equal to a constant. We can now separate out the Y(y) equation

(9)

where we have defined a new constant k_y satisfying

(10)

Equations (◇) and (◇) have solutions

(11)

(12)

We now apply the boundary conditions to (11) and (12). The conditions z(0,y,t)=0 and z(x,0,t)=0 mean that

 E=0    G=0.

(13)

Similarly, the conditions z(L_x,y,t)=0 and  give sin(k_xL_x)=0 and , so L_xk_x=ppiand , where p and q are integers. Solving for the allowed values of k_x and k_y then gives

(14)

Plugging (◇), (◇), (◇), (◇), and (14) back into (◇) gives the solution for particular values of p and q,

(15)

Lumping the constants together by writing  (we can do this since omega is a function of p and q, so C_omegacan be written as C_(pq)) and , we obtain

(16)

Plots of the spatial part for modes are illustrated above.

The general solution is a sum over all possible values of p and q, so the final solution is

(17)

where omega is defined by combining (◇) and (◇) to yield

(18)

Given the initial conditions z(x,y,0) and , we can compute the A_(pq)s and B_(pq)s explicitly. To accomplish this, we make use of the orthogonality of the sine function in the form

(19)

where  is the Kronecker delta. This can be demonstrated by direct integration. Let  so  in (◇), then

(20)

Now use the trigonometric identity

(21)

to write

 I=L/(2pi)int_0^picos[(m-n)u]du+int_0^picos[(m+n)u]du.

(22)

Note that for an integer l!=0, the following integral vanishes

=

(23)

=

(24)

=

(25)

= 0,

(26)

since sin(lpi)=0 when l is an integer. Therefore, I=0 when . However, I does not vanish when l=0, since

(27)

We therefore have that , so we have derived (◇). Now we multiply z(x,y,0) by two sine terms and integrate between 0 and L_x and between 0 and L_y,

(28)

Now plug in z(x,y,t), set t=0, and prime the indices to distinguish them from the p and q in (28),

(29)

Making use of (◇) in (29),

(30)

so the sums over  and  collapse to a single term

(31)

Equating (30) and (31) and solving for A_(pq) then gives

(32)

An analogous derivation gives the B_(pq)s as

(33)

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي