Условие
3.8.3. При нормальном падении волны на жесткую стенку возникает возмущение, при котором смещение и скорость среды вблизи стенки нулевые. Если представить себе, что на падающую волну налагается идущая симметрично из-за стенки перевернутая волна смещений, то получится возмущение с нулевым смещением и требуемыми вблизи стенки свойствами. Постройте для изображенной на рисунке падающей волны распределение смещения и скорости среды, когда волна «войдет в стенку» на
Решение
Смещения
Длиный участок волны описывается
Далее при сложении функций начало отсчета
- Вхождение на
. Сумма прямой и обратной функций
на реальном отрезке наложения
- Вхождение на
. Сумма прямой и обратной функций на реальном наложении на отрезке
а на реальном отрезке наложения
- Вхождение на
. Сумма прямой и обратной функций
на реальном отрезке наложения
Скорости
Сивухин сказал, что давление
то есть скорость среды пропорциональна смещению в данной точке.
По Сивухину в волне сжатия скорость среды совпадает с направление скорости распространения волны, а в волне разрежения наоборот связаны эти скорости.
В нашем случае волны скоростей двигаются навстречу друг другу (волна сжатия слева, волна разрежения справа: скорости обеих волн одного знака!):
Описывать участки волн скоростей будем аналогично, но будем менять знак при сложении при необходимости, что происходит из-за отзеркаливания обратной волны по вертикали. Амплитуда скорости каждой волны пусть равна
Так же складываем функции прямые и обратные на реальных участках наложений.
- Вхождение на
. Сумма прямой и обратной функций
на реальном отрезке наложения
- Вхождение на
. Сумма прямой и обратной функций на реальном наложении на отрезке
а на реальном отрезке наложения
- Вхождение на
. Сумма прямой и обратной функций
на реальном отрезке наложения
Литература
Ответ
Смещения:
Скорости: