exercise13:problem6.9、6.12

一景用、摘要

本次作業(yè)跟著計算物理書本的腳步涵叮,做了三件事

(1)寫了基礎(chǔ)程序“propagate”,模擬了固定兩端的弦的振動情況伞插。

(2)進行了一端固定和兩端固定的弦振動的頻譜分析

(3)探究了更接近于實際情況的guitar string的振動情況割粮,并進行了頻譜分析,

二媚污、背景介紹

波動方程的形式為

通過微元分析和一些近似計算舀瓢,并運用上幾次作業(yè)的二次微分方程步驟寫法,我們可以得到

其中r=c△t/△x,我們?nèi)ヒ欢l件使r=1時有較好的近似情況耗美。


三氢伟、主體

(1)兩端固定弦的振動情況:初始條件是x=0.3處的高斯分布,c=300,△x=0.01m,△t=△x/c

代碼:waves on a string(fixed ends)


開始
左邊反射
右邊反射
后來

我們的到的圖像制作的動圖是

(2)problem6.9:兩端固定弦的頻譜分析 (初始條件同上幽歼,只是一開始是在x=0.4處高斯分布)

?代碼:spectrum analysis(fixed ends)


可以看到駐波頻率是(單位Hz)150,300450,600,900,1050,1200,1350,1650,1800,1950,2100,2400,2550

若將右端解放朵锣,讓其自由 ?代碼:spectrum analysis(one free)


此時駐波頻率變了,大概是(Hz)227,530,667,826,973,1270等

(3)problem6.12:更接近于實際情況的guitar string的振動情況

初始是不是高斯分布甸私,而是兩端斜線分布

代碼:guitar string


頻譜分析如下


同一開始是高斯分布的振動完全不一樣诚些,駐波頻率大概是(Hz)157,440,764,1035等

四、結(jié)論

(1)一段自由的駐波頻率將不同于兩端固定的弦的頻率皇型,不再是mc/(2L)

(2)初始條件不是高斯分布的guitar string 的頻譜將發(fā)生變化

五诬烹、致謝

1、計算物理課本

2弃鸦、百度百科

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