From 7ed0c6fc8227bd75b43fca0cd1386e75eb134616 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: =?UTF-8?q?=C3=98yvind?= Date: Tue, 12 Jan 2021 11:18:29 +0100 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?F=C3=B8rste=20forelesning=20i=20TFE4130?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- .../tfe4130/lectures/2021-01-12/2021-01-12.md | 73 ++++++++++++++++++- 1 file changed, 71 insertions(+), 2 deletions(-) diff --git a/ntnu/21v/tfe4130/lectures/2021-01-12/2021-01-12.md b/ntnu/21v/tfe4130/lectures/2021-01-12/2021-01-12.md index ca37417..bcdcf49 100644 --- a/ntnu/21v/tfe4130/lectures/2021-01-12/2021-01-12.md +++ b/ntnu/21v/tfe4130/lectures/2021-01-12/2021-01-12.md @@ -1,5 +1,74 @@ --- -title: "TFE4130 - Intro" +title: "TFE4130 - 1D Bølger" description: "2021-01-12" math: true ---- \ No newline at end of file +--- + +## Hva er bølger? + +Bevegelse av partikler i et medium. + +Dispersive gjør at signalet kan endre seg over tid og strekning. +Bølgehastigheten er avhengig av frekvensen. + +Ikke-dispersive betyr at bølgen beveger seg med samme hastighet hele tiden, og vil derfor være lik ved alle distanser. + +Bølger kan inteferere. + +Kurset handler mest om EM-bølger, men mekaniske bølger er enklere. +Det er da kun trykk som beskriver en bølge, mot en vektor med flere komponenter i EM-bølger. + +Velocity potential: + +$$WIP$$ + +Velocities at depth: + +$$WIP$$ + +Dispersjonsrelasjonen i havbølger + +$$ \omega^2 = gk \tanh kd $$ + +Der $g$ er tyngdeakserelasjonen, $k$ er bølgetallet og $d$ er dybden. + +### Forskjellige typer bølger + +Longitudinale: Langsgående bølger. + +Transversale: Bølger som beveger seg normalt på propageringsretningen. + +### Matematisk + +Bølgene er løsningen på bølgelikningen i forskjellige dimensjoner. + +$$ \ddot{u} = \frac{\partial^2 u}{\partial t^2} = c^2 \nabla^2 u $$ + +Denne løses som en partiell differensiallikning. + +En ikke-dispersiv hamonisk bølge er definert: + +$$ p(x, t) = \hat{p} \sin(\omega t - kx) $$ + +Der $\omega = 2\pi f$ er frekvensen, $k = \tfrac{\omega}{c}$ er bølgekonstanten, $c$ er propageringshastigheten og $\hat{p}$ er bølgeamplituden. + +## Lydbølger + +Lydbølger er endringer i lydtrykket rundt standardtrykket/det statiske trykket. + +$$ \underbrace{P_\text{total}(x,t)}_{\text{Lufttrykk, [Pa]}} = \underbrace{P_\text{atm}}_\text{Statisk trykk} + \underbrace{p(x,t)}_\text{endringer i trykket, lyd} $$ + + +Bølgelikningen for lydbølger: + +$$ \frac{\partial^2 p}{\partial x^2} - \frac{1}{c^2} \frac{\partial^2 p}{\partial t^2} $$ + +## Helmholtz' likning + +Spesialtilfelle av bølgelikningen når bølgen er en harmonisk svingning. + +$$ p(x,t) = p(x) e^{j\omega t} $$ + +Den tidsavhengige faktoren kan faktoriseres ut av likningen og vi står igjen med en ODE. + +$$ \frac{\partial^2 p(x)}{\partial x^2} + k^2 p(x) = 0 $$ \ No newline at end of file