Частные решения волнового уравнения.
Разделение временной и пространственных переменных решения волнового уравнения
.
Пусть
,
подставим в волновое уравнение для A и разделим уравнение на RT, тогда одно слагаемое зависит только от , а другое — только от t. Следовательно, каждое из двух слагаемых равно константе, которую обозначим за .
Тогда для функции координат получим
— уравнение Гельмгольца, а для функции времени
— уравнение гармонических колебаний,
где .
Разделение переменных решения уравнения Гельмгольца в декартовых координатах, пусть
.
Подставим это решение в уравнение Гельмгольца и разделим его на произведение XYZ. При этом слагаемые уравнения окажутся функциями разных переменных и, следовательно, каждое слагаемое — константа:
, , ,
где .
Решения для X, Y, Z — гармонические колебания от x, y, z.
Подставляя решения для X, Y, Z в R, а затем решения для R и T в A, получаем — решение в комплексной форме в виде плоских волн
.
Разделение переменных в других системах координат приводит к другим решениям. Среди множества решений в цилиндрической системе координат отметим решение в виде цилиндрической волны
,
Где
— функция Бесселя с целым значком
Среди множества решений в сферической системе координат отметим решение в виде сферической волны
.
Дата добавления: 2015-06-12; просмотров: 761;