緊急!!振動・波動の問題を教えてください!!!
物理 振動・波動の問題を教えてください!!!
問題が多いのですが、全然分からなくて緊急事態です・・・
よろしくお願いします。
1次元の連続体(0≦x≦L)である弦の運動を考える。変位u(x,t)の運動方程式がu(x,t)∂^2/∂t^2=u(x,t)v^2•∂^2/∂x^2で記述され、境界条件として端がx=0とx=Lで固定された場合を考える。
(1)変位u(x,t)の形をu(x,t)=α(x)cos(ωt+δ)と仮定した場合に、α(x)の方程式を求めよ。
(2)α(x)=Asin(Kx+φ)とおいた場合に、波数Kと振動数ωの間の関係式を求めよ。
(3)x=0での境界条件から決まる関係式を求めよ。
(4)x=Lでの境界条件から波数Kmに関する条件式を求めよ。整数mの範囲を明確にする。
(5)上問を考慮し、モードmの振動数ωm を求めよ。
(6)各モードの振動の概略を横軸に位置x、縦軸に変位uを用いて図示せよ。周波数が低い方から3つ。
(7)運動の一般解を、初期条件で決まる未知数(位相δmと振幅Am)を用いて表せ。
(8)t=0での初期条件として、初期変位がu(x,t=0)=0、初速度が∂u(x,t=0)/∂t=v0δ(x-x0)で与えられるとする:弦の一点x=x0にのみ初速度v0を与えた。上記一般解での未知数である位相δmと振幅Amを求めよ。なお、三角級数の直交/規格化は、Kn=nπ/Lとして、∫[L,0]sinKnxsinKmxdx=Lδmn/2、∫[L,0]cosKnxcosKmxdx=Lδmn/sで与えられる。