infist

บทที่ 11 · คลื่น

Problem 11.26 Challenge

หัวข้อ: สมการคลื่นเชิงเส้น (The Linear Wave Equation)

a) จงแสดงว่า y = sin(x)cos(vt) เป็นผลเฉลยของสมการคลื่นเชิงเส้นใน 1 มิติ เมื่อ v คือ อัตราเร็วคลื่น? b) จงแสดงว่าสามารถเขียนฟังก์ชัน y = sin(x)cos(vt) ในรูปผลรวมของฟังก์ชัน f(x + vt) + g(x - vt)?
คำตอบ
\(\therefore f(x+vt)=\frac{1}{2}sin(x+vt)\) และ\(g(x-vt)=\frac{1}{2}\sin (x-vt)\;\blacksquare\)
ดูวิธีทำ

a) จาก \(y = sin(x)cos(vt)\)

พิจารณา \(\frac{\partial y}{\partial t}= -vsin(x)\sin (vt)\)

\(\frac{\partial ^{2}y}{\partial t^{2}}= -v^{2}\sin (x)\cos (vt)\)

\(\frac{1}{v^{2}}\frac{\partial ^{2}y}{\partial t^{2}}= -\sin (x)\cos (vt)\cdots \cdots (1)\)

พิจารณา \(\frac{\partial y}{\partial x}= \cos (x)\cos (vt)\)

\(\frac{\partial ^{2}y}{\partial x^{2}}= -\sin (x)\cos (vt)\cdots \cdots (2)\)

\(\therefore (2) = (1)\)

\(\frac{\partial ^{2}y}{\partial x^{2}}=\frac{1}{v^{2}}\frac{\partial ^{2}y}{\partial t^{2}}\;\blacksquare\)

b)พิจารณา\(\frac{1}{2}\sin (x+vt)=\frac{1}{2}\sin (x)\cos (vt)+\frac{1}{2}\sin (vt)\cos (x)\)

\(\sin (x-vt)=\frac{1}{2}\frac{1}{2}\sin (x)\cos (vt)-\frac{1}{2}\sin (vt)\cos (x)\)

\(\sin (x+vt)+\frac{1}{2}\frac{1}{2}\sin (x-vt)=\sin (x)\cos (vt)\)

\(\therefore f(x+vt)=\frac{1}{2}sin(x+vt)\) และ\(g(x-vt)=\frac{1}{2}\sin (x-vt)\;\blacksquare\)

โจทย์อื่นในหัวข้อ สมการคลื่นเชิงเส้น (The Linear Wave Equation)
11.22 11.23 11.24 11.25