波の方程式というと大学物理で出てきた気がする。次のような数式だ。数式をOpenLiveWriterで描くのは無理なのでコピペ大作戦だ。
左辺は時間に関して2階微分、右辺は位置に関して2階微分、係数c2がついている。どうしてそうなるのか、その2階微分は何を表すのか。後でこの方程式の導入については軽く触れるが先ずは意味を知りたいではないか。どや。どどーーーん。
空間についての2階微分は関数の曲がり具合をあらわす。時間についての2階微分は関数の曲がり具合の速さを表す。って感じのようだな。じゃあ、そういうことで例を一つ。
u(x,t)=Asin(ωt−kx) の場合
てなわけで、u(x,t)=Asin(ωt−kx) が波動方程式の階になっていることはわかった。ではこの三角関数以外の解はあるのか。どや。あるようだ。知りたければchatGPT3.5先生に訊くかWikiでも探すがよかろう。
つぎのこの波の方程式はどのようにして導き出されるか。そこだな。
弦の振動の微小区間を考える。その両端の張力を見る。・・・・という感じで始めて、ちょっとした近似も使って2階微分方程式を出すのであーる。詳しくは書かん。メンドイし。
図解は次のサイトにあるの見たのでーす。
https://butsuriblog.com/%E6%B3%A2%E5%8B%95%E6%96%B9%E7%A8%8B%E5%BC%8F%E3%81%AE%E5%B0%8E%E5%87%BA/
こういう構図から2階微分方程式が出てくるとばい。いやー、なんということか。
というわけで波の一般的な方程式に対して、u(x,t)=Asin(ωt−kx) は解の一つなのであーる。ワタクシは u(x,t)=Asin(ωt−kx) これが分かりやすいのであ~る。
ま~とりあえずは2階微分が何を表すかを知った事で良しとするか。ちなみにこういうのも何だが、ワタクシ上のサイト等の説明やchatGPT3.5先生の回答の説明等ですっきり爽やかに理解したわけではござらぬであるよ(笑)
だいたい、こういうのは結論の式だけ覚えてだな・・・意味はほとんど考えなかった次第である。どや、どーーん。
だからこそ、その意味を考えるという学び直しが大事なのであるだよよん。
今日はビツクリ、雪が降りました。寒いですうぅぅぅぅ。