Cvi enie z Teórie elektromagnetického po a 1. cvi enie ( ) Úvod Info o cvi iacom Meno: Luká² Tomek Katedra: Katedra teoretickej fyziky a didak

Podobné dokumenty
Pocítacové modelovanie - Šírenie vln v nehomogénnom prostredí - FDTD

Biharmonická rovnica - ciže co spôsobí pridanie jedného laplasiánu

Jozef Kiseľák Sada úloh na precvičenie VIII. 15. máj 2014 A. (a) (b) 1

III. Diferenciálny počet funkcie viac premenných (Prezentácia k prednáškam, čast B) Matematická analýza IV (ÚMV/MAN2d/10) RNDr. Lenka Halčinová, PhD.

BRKOS

Základy automatického riadenia - Prednáška 2

Príklad 8 - Zemnýplyn 3. Bilančná schéma 1. Zadanie príkladu 1 - zemný plyn n 1 =? kmol/h 3 - syntézny plyn x 1A =? x 1B =? n 3 = 500 kmol/h PEC x 1C

Acta Fac. Paed. Univ. Tyrnaviensae,

Microsoft Word - Rozd_odvod_znorm.doc

Operačná analýza 1-00

Lorentzova sila a jej (zov²eobecnená") potenciálna energia Marián Fecko KTF&DF, FMFI UK, Bratislava Na predná²ke sme sa dozvedeli, ºe Lorentzova sila

Cenník motorov

9. Elastické vlastnosti kry²tálov Cie om tejto predná²ky je zhrnú základné poznatky z mechaniky kontinua. Úlohou je ur i, ako sa deformuje daný kus lá

Snímka 1

Klasické a kvantové vĺny na rozhraniach. Peter Markoš, KF FEI STU April 14, 2008 Typeset by FoilTEX

U N I V E R Z I T A K O M E N S K É H O Fakulta matematiky, fyziky a informatiky Katedra informatiky Vybrané kapitoly z teoretickej informatiky-ii Rie

Preco kocka stací? - o tom, ako sú rozdelené vlastné hodnoty laplasiánu v limite, ked sú velké

4. Pravidlo ret azenia. Často sa stretávame so skupinami premenných, ktoré zložitým spôsobom závisia od iných skupín premenných. Pravidlo ret azenia p

UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVE FAKULTA MATEMATIKY, FYZIKY A INFORMATIKY BAKALÁRSKA PRÁCA Bratislava 2011 Roman Kukumberg

Microsoft Word - DEOV.doc

Číslicové spracovanie signálov II 2D filtrácia Gregor Rozinaj Katedra telekomunikácií FEI STU Bratislava Príprava fólií: Anton Marček

MO_pred10

Katedra Informatiky Fakulta Matematiky, Fyziky a Informatiky Univerzita Komenského, Bratislava Podobnos slov (Diplomová práca) Martin Vl ák Vedúci: RN

Prenosový kanál a jeho kapacita

Matematika 2 - cast: Funkcia viac premenných

Slide 1

1 Priebeµzné písomné zadanie µc.1. Príklady je potrebné vypoµcíta t, napísa t, a odovzda t, na kontrolu na nasledujúcej konzultácii. Nasledujúce integ

Čiastka 7/2004 (017)

Snímka 1

Zadání čtvrté série

UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVE FAKULTA MATEMATIKY, FYZIKY A INFORMATIKY VALUE-AT-RISK A CONDITIONAL VALUE-AT-RISK AKO NÁSTROJE NA MERANIE RIZIKA P

Prezentácia programu PowerPoint

XXVI b 07 Navrh VZN granty spojene.pdf

Vzt'ah tenzorov T ij a σ ij v mechanike tekutín Marián Fecko KTF&DF, FMFI UK, Bratislava Ciel'om je pozriet' sa vzt'ah tenzorov T ij a σ ij. Oba súvis

Strana 2790 Zbierka zákonov č. 359/2003 Čiastka VYHLÁŠKA Ministerstva financií Slovenskej republiky z 12. augusta 2003, ktorou sa mení vyhlášk

1. KOMPLEXNÉ ČÍSLA 1. Nájdite výsledok operácie v tvare x+yi, kde x, y R. a i (5 2i)(4 i) b. i(1 + i)(1 i)(1 + 2i)(1 2i) (1 7i) c. (2+3i) a+bi d

text k predná²ke a úlohy k cvi eniam z vybraných kapitol z matematiky mi²o demetrian 1 1 Funkcionálne rady, rovnomerná konvergencia 1.1 ƒíselné rady -

Princípy tvorby softvéru Modelovanie domény

Čiastka 205/2004

Experimenty s ekonomickAmi princApmi

Základné stochastické procesy vo financiách

UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVE FAKULTA MATEMATIKY, FYZIKY A INFORMATIKY MODELOVANIE PRÍJMOV A VÝDAVKOV NA ZDRAVOTNÚ STAROSTLIVOS Diplomová práca B

Microsoft Word - mikles_holik.doc

Matematicko-fyzikálna fakulta Univerzity Karlovej v Prahe SPRÁVA O TUDENTSKOM FAKULTNOM GRANTE Marek Martaus Testování prototyp modul vnit ního detekt

UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVE FAKULTA MATEMATIKY, FYZIKY A INFORMATIKY UƒENIE INVARIANTNÝCH SENZO-MOTORICKÝCH REPREZENTÁCIÍ POHYBOV UCHOPOVANIA P

Microsoft Word - Autoelektronika - EAT IV.r. -Osvetľovacie zariadenia -Základné pojmy.doc

DECRETO PAGINA WEB.pdf

UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVE FAKULTA MATEMATIKY, FYZIKY A INFORMATIKY Pouºitie teórie extrémnych hodnôt vo finan níctve DIPLOMOVÁ PRÁCA Bratisla

Podmienky prijímacieho konaniapre šk. rok

Univerzita Karlova v Praze Matematicko-fyzikální fakulta BAKALÁ SKÁ PRÁCE Estera Vörösová Stochastické modely pro posloupnosti nervových impuls Katedr

Model tesnej väzby (TBH) Peter Markoš, KF FEI STU April 21, 2008 Typeset by FoilTEX

Viacrozmerné úlohy RBC-typu

Princípy tvorby softvéru Programovacie paradigmy

DP.pdf

Funkcie viac premenných

UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVE FAKULTA MATEMATIKY, FYZIKY A INFORMATIKY STRIEBORNÁ EKONOMIKA Diplomová práca Bratislava 2012 Bc. Zuzana Benkovská

Základné pravdepodobnostné modely v teórii spoľahlivosti

Alternatívy dôchodkovej reformy na Slovensku

SLOVENSKÁS o / A h! OSj E i b SPORITEĽŇA ' Zmluvy obsiahnuté v tejto listine uzatvárajú zmluvné strany Slovenská sporiteľňa, a s, Tomaéikova 48,

Pokrocilé programovanie XI - Diagonalizácia matíc

Princípy tvorby softvéru Perzistencia, databázy

Cvičenie 9 Riešené príklady 1. Príklad min f(x 1, x 2 ) = x x x 1 s.t. x 1 80 x 1 + x Pre riešenie úlohy vykonáme nasledujúce kroky

Žiadosť o prídavok na dieťa

UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVE FAKULTA MATEMATIKY, FYZIKY A INFORMATIKY ANALÝZA A NÁVRH NUMERICKÝCH ALGORITMOV NA RIE ENIE NELINEÁRNYCH ROVNÍC BLA

01 MAGYAR.ppt

36. Fázová analýza pomocou Mössbauerovej spektroskopie

Ohyb svetla

UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVE FAKULTA MATEMATIKY, FYZIKY A INFORMATIKY BEHAVIORÁLNE VPLYVY NA SIETE FINAN NÝCH SUBJEKTOV Diplomová práca 2013 Bc.

Snímka 1

Univerzita Karlova v Prahe Matematicko - fyzikálna fakulta Bakalárska práca Veronika Betíková tatistické prístupy modelovania stratovosti pri zlyhaní

O možnosti riešenia deformácie zemského povrchu z pohladu metódy konecných prvkov konference pro studenty matematiky

PowerPoint Presentation

UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVE fakulta matematiky, fyziky a informatiky Aproximácia cien dlhopisov v dvojfaktorových modeloch úrokových mier Diplo

Čiastka 064/2004

Bariéra, rezonančné tunelovanie Peter Markoš, KF FEI STU February 25, 2008 Typeset by FoilTEX

C Valcové poistkové vložky PCF Poistkové odpínače pre valcové poistkové vložky EFD Poistkové odpínače pre valcové poistkové vložky Technické údaje 38

Princípy tvorby softvéru GIT a iné užitocné veci

Vybrané kapitoly zo štatistickej fyziky - domáce úlohy Michal Koval 19. mája 2015 Domáca úloha č. 1 (pochádza z: [3]) Systém pozos

Stat1_CV1 VES

Univerzita Komenského v Bratislave Fakulta matematiky, fyziky a informatiky Katedra aplikovanej matematiky a ²tatistiky Hodnotenie výkonnosti portfóli

A 1

FYZIKA I Rámcove otázky 1998

Bodová častica vo VTR Vladimír Balek Pole bodového náboja. Majme časticu s nábojom q, ktorá sa nachádza v počiatku súradníc. Elektrická intenzita E v

Aplikace matematiky- záverečná práca Juraj Bodík 28. septembra 2017 Definície Žena - objekt ohodnotený celým číslom. Každé dve ženy sa dajú porovnat a

C Valcové poistkové vložky PCF Poistkové odpínače pre valcové poistkové vložky VLC Poistkové odpínače pre valcové poistkové vložky EFD Poistkové odpín

Univerzita Karlova v Praze Matematicko-fyzikální fakulta BAKALÁ SKÁ PRÁCE Franti²ek Luká Studium vakancí v Fe-Al slitinách pomocí pozitronové anihila

UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVE FAKULTA MATEMATIKY, FYZIKY A INFORMATIKY Optimálne navrhovanie experimentov DIPLOMOVÁ PRÁCA 2012 Bc. Samuel Zmeko

Neineárne programovanie zimný semester 2018/19 M. Trnovská, KAMŠ, FMFI UK 1

untitled

OBAL1-ZZ.vp

Informačná a modelová podpora pre kvantifikáciu prvkov daňovej sústavy SR

Čiastka 161/2004

Technická Univerzita Košice Matematicko počítačové modelovanie Vysokoškolská učebnica Košice 2013

Microsoft Word - mpicv11.doc

Prepis:

Cvi eie z Teórie elektromagetického po a 1. cvi eie (13.2.212) Úvod Ifo o cvi iacom Meo: Luká² Tomek Katedra: Katedra teoretickej fyziky a didaktiky fyziky Oddeleie: Oddeleie didaktiky fyziky Miestos : F1 148 Mail: tomek@fmph.uiba.sk Stráka: http://sophia.dtp.fmph.uiba.sk/~tomek/ Hodoteie Práca za semester predstavuje 2 % z celkového hodoteia predmetu. Skú²ka je za 8 bodov a práca po- as semestra za 2 body. Body sa po as semestra získavajú vypracovaím ieko kých (zhruba ²tyroch) dlh²ích domácich úloh. Základé vz ahy elektrodyamiky vo vákuu divd = ρ Coulombov záko + pricíp superpozície rote = B t Faradayov záko elmag idukcie divb = eexistecia magetických ábojov (moopólov) roth = j + D t Ampérov záko + Maxwellov posuvý prúd D = ε E B = µ H materiálové vz ahy vo vákuu t ρ + divj = rovica kotiuity Vä ²ia príkladov je zo skrípt, ktoré ájdete a stráke Martia Mojºi²a (bude sa uvádza le íslo príkladu v tvare (kapitola.podkapitola.príklad), iekedy v²ak budeme po íta le jeho as ). al²ie príklady budú z iých kíh alebo tzv. vymysleé a ich zadaia budú explicite vypísaé. (I.1.1), (I.1.2), (I.1.4) 2. cvi eie (2.2.212) Základé vz ahy elektrodyamiky v látkach j = σe ρ(r, t) = ρ(r, )e σ ε t Ohmov záko expoeciály pokles hustoty áboja v kovoch (I.1.3), (I.2.1) a), b), c) + výpo et expoeciáleho útlmu elmag v v kovoch Nepoviá domáca úloha, eodovzdáva sa. Slúºi le a zopakovaie si jedoduchých výpo tov z Elektromagetizmu. (I.2.2)

3. cvi eie (27.2.212) Zákoy zachovaia pre elektromagetické pole t u + divs = E j záko zachovaia eergie u = 1 2 (ε E 2 + µ H 2 ) hustota eergie elmag po a S = E H hustota toku eergie elmag po a E j hustota výkou Loretzovej sily (rýchlos zmey hustoty eergie pohybujúcich sa ábojov) t g + divt = f záko zachovaia hybbosti g = D B hustota hybosti elmag po a T ij = uδ ij E i D j H i B j zloºky tezora hustoty toku hybosti elmag po a f = ρe + j B hustota Loretzovej sily (I.3.1), (I.3.2), (I.3.4) a), (I.3.3) a) Doplkové cvi eie (27.2.212) Odraz a lom roviej elektromagetickej vly Odvodeie zákou odrazu, (Sellovho) zákou lomu a Freselových vz ahov pre koeciet odrazu a prechodu (pomery dopadajúcej a odrazeej, resp. dopadajúcej a prejdeej eergie) z hrai ých podmieok pre elmag polia. (Pod a kapitoly 9.3 z kihy D. Griths - Itroductio to Electrodyamics.) Hrai é podmieky D 2 D 1 = η E 1 = E 2 B 1 = B 2 H 2 H 1 = k (I.2.3) 4. cvi eie (5.3.212) Zákoy zachovaia pre elektromagetické pole t l + divm = r f záko zachovaia mometu hybbosti l = r g hustota mometu hybosti elmag po a M il = ε ijk x j T kl zloºky tezora hustoty toku mometu hybosti elmag po a r f hustota mometu Loretzovej sily Odkia vido, ºe pri jedosmerom prúde je j ko²taté v priereze vodi a? Odvodeie vz ahu F i = T ij ds j pre celkovú silu pôsobiacu a áboje uzavreté plochou S. S Podobe vz ah N i = S M ij ds j pre celkový momet sily pôsobiaci a áboje uzavreté plochou S. (I.3.3) b), (I.3.4) b)

Elektromagetické poteciály E = gradφ t A B = rota elmag polia cez elmag poteciály (I.4.1) b) Domáca úloha Táto domáca úloha sa odovzdáva a je za 5 bodov (z celkových 2, ktoré sa akoci pre²kálujú a 2). Nie je to (výpo tovo) i aºké, ide hlave o precvi eie ových pojmov. Úloha sa odovzdáva a za iatku budúceho cvi eia (12.3.). (I.3.3) c) Aké musí by B, aby zadaé polia E, B sp ali Maxwellove rovice? Vo výpo toch pracujte s týmto ²pecikovaým B. Overte, ºe platia v²etky tri zákoy zachovaia (eergie, hybosti, mometu hybosti). Nepoviá domáca úloha - eodovzdáva sa. (I.4.1) a), c) Preveri záko zachovaia eergie v príklade (I.3.4) a) vo vodi i aj mimo eho. 5. cvi eie (12.3.212) Elektromagetické poteciály E = gradφ t A B = rota elmag polia cez elmag poteciály φ φ = φ t Λ A A = A + gradλ kalibra é trasformácie (I.4.2) a), b), d), (I.4.3) a), b) Poissoova rovica a jedoza os jej rie²eia φ = ρ ε φ(r) S = f(r) Dirichletova úloha pre Poissoovu rovicu V (φ ψ + φ ψ)dv = φ ψ ds Greeova idetita S (II.1.1) 6. cvi eie (19.3.212) Poissoova rovica a jedoza os jej rie²eia φ = ρ ε φ(r) S = f(r) Dirichletova úloha pre Poissoovu rovicu Q i = C ij V j áboj a i-tom vodi i závisí lieáre od poteciálov a v²etkých vodi och (II.1.2), (II.1.3)

Domáca úloha Táto domáca úloha sa odovzdáva a je za 5 bodov. Úloha sa odovzdáva a za iatku cvi eia, ktoré bude 2.4. (II.1.4) d) Rie²te zvlá² pre umiesteie áboja q voku (l > R) a zvlá² vútri (l < R). V oboch prípadoch apí²te: φ i (r), E i (r) vútri izolovaej sféry a plo²ú hustotu áboja σ i a vútorom povrchu sféry. φ out (r), E out (r) voku a plo²ú hustotu áboja σ out a vokaj²om povrchu sféry. Celkovú silu F q, ktorou pôsobí sféra a áboj q. V prípade l > R overte itegráciou plo²ej hustoty, ºe celkový áboj a sfére je aozaj Q. Silu F q epo ítajte itegráciou, sta í jedoduch²ím spôsobom. V úlohe pouºite výsledky príkladu (II.1.3). Návod pre l < R: Poteciál φ(r) apí²te tak, aby sp al okrajovú podmieku φ(r) S = V s ezámou hodotou V. Nakoiec toto V ²pecikujte tak, aby celkový áboj a sfére bol Q. 7. cvi eie (26.3.212) Poissoova rovica a jedoza os jej rie²eia Metóda imagiárych ábojov (kuchyský recept): Úloha: Nájs elektrické pole E(r) kokréteho rozloºeia ábojov v priestore ohrai eom uzavretou vodivou plochou, a ktorej je zadaá hodota poteciálu φ(r) S = V. Namiesto pôvodej úlohy rie²ime ovú úlohu: Mimo uvaºovaý priestor umiestime imagiáre áboje tak, aby sme spolu so zadaým rozloºeím áboja dosiahli φ(r) S = V. Rie²eie ovej úlohy = Coulombov záko + pricíp superpozície. Veta o jedoza osti (rie²eia Dirichletovej úlohy pre Poissoovu rovicu) rie²eie pôvodej úlohy je v pôvodom ohrai eom priestore totoºé s rie²eím ovej úlohy. (II.1.4) a) Nasledujúce príklady (podobé tomu z cvi eia a domácej úlohy) odporú am ma aspo rozmysleé (ajeskôr pred skú²kou). (II.1.4) b), c) Koho to zaujíma, môºe si pozrie e²te jede ve mi vtipý príklad - sféra v homogéom elektrickom poli, ktorý sa dá rie²i pomocou imagiárych ábojov. (II.1.5) V kihe D.Griths - Itroductio to electrodyamics sú al²ie príklady a pouºitie metódy imagiárych ábojov. Problem 3.1 a 3.11

8. cvi eie (2.4.212) Rie²eie Poissoovej rovice metódou separácie premeých φ = ρ ε φ(r) S = f(r) Dririchletova úloha pre Poissoovu rovicu φ = φ P + φ L rozdeleie rie²eia φ P = ρ ε φ(r) S = Poissoova rovica s ulovými okr. podm. (OP) φ L = φ(r) S = f(r) Laplaceova rovica so zadaými OP φ L = X(x)Y (y) Separácia premeých v obd ºikovej oblasti φ L (x, y) = a si πx sih πy rie²eie pre OP: v²ade, le φ(x, L y ) = f(x) 1 2 Lx a = sih πly f(x) si πx dx koeciety Fourierovo radu Lx φ = λ φ φ S = λ < φ je vlastá fukcia laplaciáu s vlastou hodotou λ f(r) = c φ (r) φ m φ d 3 r = δ m vlasté fukcie tvoria úplý a ortoormály systém c φ (r) = ρ(r) ε rozvoj pravej stray Poisso. rovice do vl. fukcií c = 1 ε φ (r)ρ(r) d 3 r koeciety rozvoja do vlastých fukcií 1 c λ φ (r) rie²eie Poissoovej rovice s ulovými OP φ P (r) = φ P (x, y) = 1 c m λ m si mπx m, ( ) 2 ( ) 2 mπ λ m = π L y si πy L y rie²eie pre obd ºikovú oblas vlasté hodoty c m = 2 Lx c (x) si mπx dx koeciety Fourierovo radu c (x) = 1 2 Ly ε L y ρ(x, y) si πy dy (II.2.1) Domáca úloha Úloha sa odovzdáva a za iatku cvi eia 16.4. L y Príklad 1 Nájdite poteciál φ(x, y) vo vútri obd ºika Ω = { x, y L y }, ak sú a hraici Ω zadaé Dirichletove okrajové podmieky (OP) φ(x, ) = φ(x, L y ) = V x ( φ(, y) = φ(, y) = V 1 + si πy ) L y a vútri obd ºika hustota áboja ρ(x, y) = ρ y L y Návod: Rie²eie h ada ako superpozíciu φ = φ L + φ P, pri om φ L sp a Laplaceovu rovicu so zadaými OP a φ P sp a Poissoovu rovicu s ulovými OP. ƒas φ L h ada ako superpozíciu φ L = φ + φ 1, pri om φ poºadova v tvare φ = A + Bx + Cy + Dxy (sp a Laplaceovu rovicu) a ur i A, B, C, D tak, aby sa zabezpe ilo, ºe pre φ 1 zostae OP φ 1 Ω = φ Ω φ Ω, ktorá má uly v rohoch (vi. predá²ka). Príklad 2 (Problem 3.15 z Grithsa) Nájdite poteciál φ(x, y, z) vo vútri prázdej (ρ = ) kovovej krabice v tvare kocky (hraa a), ktorej 5 stie je uzemeých a vrchý poklop je od ich odizolovaý a pripojeý a poteciál V. Návod: Okrajové podmieky sú espojité a euly v rohoch sa edajú vybavi trikom aalogickým φ z prvého príkladu. Fourier si s tým v²ak poradí. Metódou separácie premeých sa dopracujte ku vz ahu m2 + 2 πz φ(x, y, z) = m, c m si mπx a πy si a sih a

Je to le ²peciály prípad ( = L y = a) vzorca, o ste si mali sami odvodi a predá²ke (v skriptách je a str. 49). Treba uº le ájs koeciety c m Fourierovho radu tak, aby platilo φ(x, y, a) = V. Vyjde to tak, ºe c m le pre m, epáre. Nemusíte to zapisova cez ejaké 2k + 1, aby vzorec evyzeral príli² zloºito. Sta í, ak pod zak sumy apí²ete m, = 1, 3, 5,... Nepoviý dodatok pre faj²mekrov : Máme φ, takºe vieme vypo íta E = φ a z eho (z hrai ých podmieok pre elmag. polia) σ a jedotlivých steách krabice. Leºe a výpo et E treba derivova φ, ktoré je ekoe ým fukcioálym radom. Na to, aby sme boli opráveí derivova ho le po lee, musia by spleé isté podmieky (vi. Matematika 3). Problém je v tom, ºe v krabici tie 3 derivovaé rady ekovergujú rovomere. Nemám to úple domysleé (a budem rád, ak to iekto domyslí), ale pravdepodobe kovergujú rovomere le a akejko vek asti krabice, ktorá sa edotýka vrcháku a preto E vieme vyráta v²ade, le ie a vrcháku a tým pádom evieme touto metódou vypo íta σ a vrcháku (a uzemeých steách by emal by problém). Celý problém pravdepodobe vziká a základe espojitosti OP. 9. cvi eie (16.4.212) Rie²eie Poissoovej rovice metódou separácie premeých (II.2.4) a) Rie²eie Poissoovej rovice metódou Greeovej fukcie f(x)δ(x)dx = f() f(x)δ(x a)dx = f(a) dei á vlastos Diracovej δ-fukcie δ-fukcia s posuutým argumetom f(x)δ(ax)dx = 1 a f() a δ-fukcia s argumetom ásobeým ko²tatou f(x)δ(g(x))dx = 1 δ(x) = lim ε πx si x ε K 1 δ(x) = lim K 2π e ikx dk K δ(r r ) = δ(x x )δ(y y )δ(z z ) 1 g (x ) f(x ) g(x ) = δ-fukcia s argumetom g(x) = slu²á fukcia Dririchletova reprezetácia δ-fukcie Fourierova reprezetácia δ-fukcie 3-rozmerá δ-fukcia v kartézskych súradiciach δ(r r ) = 1 r 2 si ϑ δ(r r )δ(ϑ ϑ )δ(φ φ ) 3-rozmerá δ-fukcia vo sférických súradiciach G(r, r ) = δ(r r ) G(r, r ) S = deícia Greeovej fukcie φ(r) = 1 ε G(r, r )ρ(r )d 3 r + f(r ) G(r, r )ds magic rule (rie²eie úlohy φ = ρ ε, φ S = f) V S (II.3.1), (II.3.2), (II.3.3) (II.2.4) b) - Osoºé cvi eie, laplaciá vo sférických súradiciach. Je faj si to raz za ºivot vypo íta. Výsledok sa bude pouºíva v kvatovej mechaike. Návod: Napísa si vz ahy r(x, y, z), ϑ(x, y, z), φ(x, y, z) a po íta f(r, ϑ, φ) ( 2 x + 2 y + 2 z)f(r, ϑ, φ) ako derivácie zloºeej fukcie podobe, ako sme to robili a cviku v cylidrických súradiciach. Výsledok je: f = 1 r 2 r ( r 2 f r (II.3.4) - e²te jede príklad a magic rule ) + 1 r 2 si ϑ ϑ ( si ϑ f ϑ ) + 1 2 f r 2 si 2 ϑ φ 2

1. cvi eie (23.4.212) Rie²eie Poissoovej rovice metódou Greeovej fukcie δ(r r ) = φ (r )φ (r) G(r, r ) = 1 λ φ (r )φ (r) (II.3.5) Vly v jedom rozmere reprez. δ-fukcie cez úplý systém ortoorm. f-cií Greeova fukcia pre Poisso. rovicu cez vlasté f-cie xu(x, 2 t) 1 v 2 2 t u(x, t) = vlová rovica v jedom rozmere u(x, ) = f(x) t u(x, ) = h(x) po iato é podmieky Fourierovo rie²eie pre pevé koce u(x, t) = c si(k x) cos(ω t) + c si(k x) si(ω t) c = 2 L L =1 f(x) si(k x)dx c = 1 ω 2 L L h(x) si(k x)dx k = π L, ω = k v Brkutie a gitare. Farba tóu, ktorý vydáva strua, sa meí pod a toho, v akej vzdialeosti od kraja do ej brkeme. Kvatitatíve vysvetlite teto jav. (III.1.3) (III.1.2) a) - e²te jede príklad a Fourierovo rie²eie a strue (komu sa málilo brkutie a gitare) 11. cvi eie (3.4.212) Vly v jedom rozmere xu(x, 2 t) 1 v 2 2 t u(x, t) = vlová rovica v jedom rozmere u(x, ) = f(x) t u(x, ) = g(x) po iato é podmieky D'Alambertovo rie²eie u(x, t) = 1 2 [f(x + vt) + f(x vt)] + 1 2 [H(x + vt) H(x vt)] H(x) = 1 v x h(x )dx Fourierovo rie²eie a priamke u(x, t) = [c(k) si kx cos ωt + c (k) si kx si ωt + c(k) cos kx cos ωt + c (k) cos kx si ωt] dk c(k) = 1 π f(x) si kx dx c (k) = 1 1 ω(k) π h(x) si kx dx c(k) = 1 π f(x) cos kx dx c (k) = 1 1 ω(k) π h(x) cos kx dx ω = kv (III.1.1), (III.1.2) b), (III.1.4)

12. cvi eie (7.5.212) Vly v troch rozmeroch Krátky úvod do akustiky (III.2.1) a) Paova auta Domáca úloha Úloha sa odovzdáva a za iatku cvi eia 14.5. Pí² ala kocovka Pí² ala kocovka (aglicky overtoe ute) je dlhá valcová pí² ala bez dierok (hmatových otvorov). Rôze tóy sa vyludzujú zmeou itezity fúkaia a zakrývaím/odokrývaím spodého koca pí² aly (odtia ázov kocovka). Ve mi jemé fúkutie hrá základý tó, silej²ie fúkutia tvoria vy²²ie harmoické tóy. Na stráke http://www.youtube.com/ watch?v=eaju5g5bmou si môºete vypo u, ako zie. Obr. 1: Hlava kocovky. al²ie ukáºky a iformácie ájdete apríklad a http://ii.fmph.uiba.sk/~takac/fujara/kocovka.html Kocovka sa správa ako pí² ala s dvoma otvoreými kocami (jede je te dolý a druhý je a za iatku - ²tvorcový otvor a obrázku ved a). Uvaºujme zjedodu²eý model: hraatú pí² alu s hraami, L y, L z. Otvoreé koce sú z = a z = L z. Va²ou úlohou je: 1. Napísa okrajové podmieky pre akustický tlak ˆp. 2. Metódou separácie premeých ájs módy v re i akustického tlaku ˆp a vlasté frekvecie ω lm. 3. Pre rozmery = L y = 1, 5 cm; L z = 65 cm a rýchlos zvuku c = 34 ms 1 : (a) Nájs ajiº²iu frekveciu, od ktorej v spektre za íajú eharmoické prímesi od eulových l, m. (b) Nájs prvých 9 frekvecií (v Hertzoch) a im zodpovedajúcich tóov 1 v prípade, ºe koiec je odokrytý. (c) Nájs prvých 9 frekvecií a im zodpovedajúcich tóov v prípade, ºe koiec je zakrytý prstom (sta í zobra vzorec z cvika a dosadi ). (d) Urobi z toho preh adú tabu ku a uvidie v ej, ako sa a kocovke hrá. (Ke chcem hra ejakú melódiu, tak z dolých frekvecií ve a muziky earobím. Tóy za íajú by dostato e ahusto aº vo vy²²ej asti spektra.) 13. cvi eie (14.5.212) Vly v troch rozmeroch (III.2.1) kometár ku b) Dodatok ku látkam s pamä ou. Bubová blaa. Nájdite módy a vlasté frekvecie kruhovej membráy. Vlovú rovicu v dvoch rozmeroch rie²te separáciou premeých v polárch súradiciach. Je spektrum blay harmoické? ƒo sa zmeí v prípade tlmeej blay (tlmeie úmeré rýchlosti)? 1 Frekvecie hudobých tóov ájdete a http://e.wikipedia.org/wiki/frequecies_of_otes. Pouºite ázvy zo st p eka Scietic ame.