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書記が数学やるだけ#676 波動方程式の例

波動方程式にはさまざまなバリエーションがある。


問題


説明

弦の振動については物理「振動・波動」の項目で扱った:



はりの振動について,一部は物理「材料力学」で扱っている:


球面波について:



解答

基本的な解法は今まで通り,変数分離とフーリエ級数展開を行う。



はりの振動は4階の偏微分方程式で表される。


球面波を解くには極座標への変換を行う。


ここである点が原点となるように平行移動する。


これを整理すると,解はポアソンの公式で表すことができる。


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