弦没有停下来,能量也没有消失
把同一个模态看成一只简谐振子:形变最明显时,动能未必最大。调节初速度,看看总能量和热方程的对照曲线分别怎样变化。
弦的位移
波动 u热方程 v
横轴是 x/L;两端位移均为 0。
弦的速度
它是 uₜ,不是波速 c。位移曲线近乎为零时,弦仍可能运动得很快。
动能与势能交换
K 动能V 势能E 总能量
点选曲线上的时刻,或聚焦后用左右键移动时间。
每个模态的能量账本
每根柱子的总高不变,青绿部分是 Kₙ,锈色部分是 Vₙ。
ωₙ = nπc/L;yₙ = Aₙ cos(ωₙt) + (Gₙ/ωₙ) sin(ωₙt)
K = ρL/4 · Σ(y′ₙ)²;V = TL/4 · Σ(nπ/L)²yₙ²
K = ρL/4 · Σ(y′ₙ)²;V = TL/4 · Σ(nπ/L)²yₙ²
初位移和初速度分别指定
Aₙ 是初位移的正弦系数;Gₙ 是初速度的正弦系数。两个系数都有符号,能量则非负。
长度、介质和热扩散率
线密度为 ρ,张力随参数保持 T=ρc²。热对照使用相同 Aₙ:v=Σ Aₙ exp[−κ(nπ/L)²t] sin(nπx/L),不使用 Gₙ。