תנועת הגל

Download Report

Transcript תנועת הגל

‫• הקדמה‪.‬‬
‫• תנועת גל בחומר‪.‬‬
‫• קריסת הגל‪.‬‬
‫• משוואת ברגר (‪ )Burgers’ equation‬ופתרונה‪.‬‬
‫• גלי הלם‪.‬‬
‫• סיכום‪.‬‬
‫הקדמה‪ -‬תזכורת מגלים‬
‫• עבור חלקיק במרחב הפאזה‪:‬‬
‫• עבור גל במרחב הפאזה‪:‬‬
‫תנועת הגל‬
‫• תנועה של חומר עם ללא אינטראקציות פנימיות‪.‬‬
‫• צפיפות החומר‪:‬‬
‫• אין עיבוד או תוספת חומר‪:‬‬
‫תנועת הגל‬
‫עבור‪:‬‬
‫בהנתן תנאי התחלה‪:‬‬
‫תנועת פרופיל גל )‪ F(x‬במהירות קבועה לאורך ציר ‪.x‬‬
‫תנועת הגל‪ -‬הכללה למקרה אי ליניארי פשוט‬
‫•תיאור של גל פשוט (‪.)Riemannian wave‬‬
‫•מהתלות של המהירות בצפיפות‪ -‬מתיחה של פרופיל הגל שיכולה‬
‫לגרום לקריסת הגל‪.‬‬
‫תנועת הגל‪ -‬הכללה למקרה אי ליניארי פשוט‬
‫• שני התנאים הללו קובעים את הזמן בו הגל יקרוס!‬
‫תנועת הגל‪ -‬הכללה למקרה אי ליניארי פשוט‬
‫• התנאי‬
‫לא אחיד‪.‬‬
‫מיצג את המקרה שבו הפרופיל ההתחלתי הוא‬
‫• התנאי‬
‫מגדיר את הבעיה להיות לא לינארית (‬
‫• הזמן בו הגל קורס‪:‬‬
‫)‪.‬‬
‫דוגמא‪:‬‬
‫• גל מתפשט באמצעות דחיסה של נוזל‪ -‬בדומה לגל קול המועבר‬
‫באוויר מקיים‪:‬‬
‫•‬
‫קיים אך ורק באזור בו‬
‫קריסת הגל בתנועה חופשית של גזים‬
‫• גז ללא לחץ חיצוני‪.‬‬
‫• תנאי התחלה‪:‬‬
‫• עתה‪:‬‬
‫• זמן הקריסה‪:‬‬
‫• תנאי לקריסה‪:‬‬
‫• פרופיל הגל נהיה מאונך לציר ה‪.X-‬‬
‫• תכונת קריסת הגל היא תכונה יחודית לגלים לא לינארים‪.‬‬
‫משוואת ברגר‪:‬‬
‫• תחרות בין הרכיב הלא ליניארי לרכיב של הצמיגות‪.‬‬
‫• קיים פתרון מפורש למשוואה! שהופך את הבעייה לבעייה ליניארית‬
‫(‪.)Hopf & Cole‬‬
‫חילוף משתנה‪:‬‬
‫תנאי שפה‪:‬‬
‫• משוואת ברגר‪:‬‬
‫• נניח‬
‫• ולכן‪:‬‬
‫משוואת הדיפוזיה‪:‬‬
‫תנאי התחלה ב‪:t=0 :‬‬
‫פתרון האינטגרל‪ :‬שיטת האוכף ‪saddle point method‬‬
‫מהתנאי‪:‬‬
‫קיים ‪ x0‬שבו נעצרת‬
‫העלייה‪ .‬זהו ההגבלה‬
‫של הצמיגות‪.‬‬
‫ואכן מתקיים תנאי השפה‪:‬‬
‫צורת הגל אחרי זמנים‬
‫ארוכים תלויה אך ורק ב‪-‬‬
‫גלי הלם‪:‬‬
‫• פתרון משוואת ברגר שאין קריסת גל (הרכיב הלא ליניארי לא‬
‫מצליח להתגבר על הרכיב של הצמיגות) = גל הלם‪.‬‬
‫• בפועל אין לנו עלייה אידיאלית ב‪-‬‬
‫שפרופורציונאלית ל‪. -‬‬
‫וישנה עליה רציפה‬
‫סיכום‪:‬‬
‫• מצאנו פתרון כללי לזמן קריסת הגל בהנתן‬
‫הפרופיל‪ ,‬המהירות ותנאי המשטח‪.‬‬
‫• פתרנו את הבעיה ה‪"-‬יותר מציאותית" ומצאנו‬
‫פתרון מפורש‪.‬‬
‫• ראינו את התופעה של גלי הלם והקשרה לגידול‬
‫בתלילות הגל‪.‬‬