Storingsrekening: verschil tussen versies

Verwijderde inhoud Toegevoegde inhoud
Madyno (overleg | bijdragen)
Geen bewerkingssamenvatting
Nijdam (overleg | bijdragen)
Regel 18:
De [[differentiaalvergelijking]] van een [[trilling]] met [[wrijving]] is:
 
:<math>\ddot x + \varepsilon \dot x^2 +x = 0.,</math>
 
Alsmet als beginvoorwaarden nemen we:
:<math>\!\;x(0)=1</math>
:<math>\!\;\dot x(0)=0</math>
 
Deze vergelijking, met de wrijvingscoëfficiënt ε als (kleine) storingsparameter, kan met storingrekening benaderd opgelost worden. De vergelijking kan verkregen worden uit de exact oplosbare diiferentiaalvergelijking voor de harmonische trilling
:<math>\!\;\ddot x + x = 0,</math>
 
door toevoeging van de storingsterm
Regel 31:
 
Een eerste-ordebenadering van de oplossing is:
:<math>\!\;x=x_0 + \varepsilon x_1.</math>
 
Door invullen in de differentiaalvergelijking krijgen weontstaat:
:<math>\ddot x_0 + \varepsilon\ \ddot x_1 + \varepsilon \dot x_0^2 + 2 \varepsilon^2\dot x_0 \dot x_1 + \varepsilon^3 \dot x_1^2 + x_0 + \varepsilon x_1 = 0.</math>
 
Regel 39:
:<math>\ddot x_0 +x_0=0</math>
en voor de beginvoorwaarden:
:<math>\!\;x_0(0)=1</math>
:<math>\!\;\dot x_0(0)=0</math>
 
met als oplossing:
:<math>\!\;x_0(t)=\cos(t)</math>
 
Voor ε¹ levert dat:
Regel 49:
 
en voor de beginvoorwaarden:
:<math>\!\;x_1(0)=0</math>
:<math>\!\;\dot x_1(0)=0</math>.
 
Dus:
Regel 56:
 
met als oplossing:
:<math>\!\;x_1(t)=-\tfrac 13(\cos(t)-1)^2</math>
 
zodat in eerste orde de benaderde oplossing wordt:
Regel 62:
 
Om een benadering van tweede orde te krijgen, stellen we:
:<math>\!\;x=x_0 + \varepsilon x_1 + \varepsilon^2 x_2</math>.
 
In vullenInvullen in de differentiaalvergelijking levert weer de bovengenoemde vergelijkingen voor <math>\!\;x_0</math> en <math>\!\;x_1</math>. Voor <math>\!\;x_2</math> krijgen we door nulstellen van de coëfficiënt van ε²:
:<math>\ddot x_2 + x_2 = -2\dot x_0\dot x_1 = \tfrac 43\sin^2(t)(\cos(t)-1)</math>