Bestand:Wave equation 1D fixed endpoints.gif

Wave_equation_1D_fixed_endpoints.gif(274 × 121 pixels, bestandsgrootte: 129 kB, MIME-type: image/gif, herhalend, 99 frames, 4,9 s)


Beschrijving
English: Illustration of solution of one-dimensional wave equation: a gaussian wave on a string fixed at both ends. The wave reflects from each end with a 180° phase shift.
Datum (UTC)
Bron self-made, with en:Matlab
Auteur Oleg Alexandrov
 
Dit diagram is gemaakt met MATLAB.
Public domain Ik, de auteursrechthebbende van dit werk, geef dit werk vrij in het publieke domein. Dit is wereldwijd van toepassing.
In sommige landen is dit wettelijk niet mogelijk; in die gevallen geldt:
Ik sta iedereen toe dit werk voor eender welk doel te gebruiken, zonder enige voorwaarden, tenzij zulke voorwaarden door de wet worden voorgeschreven.

MATLAB source code

% A wave travelling on a string with
% fixed endpoints

function main()

   % KSmrq's colors
   red    = [0.867 0.06 0.14];
   blue   = [0, 129, 205]/256;
   green  = [0, 200,  70]/256;
   yellow = [254, 194,   0]/256;
   white = 0.99*[1, 1, 1];
   
   % length of the string and the grid
   L = 5;
   N = 151;
   X=linspace(0, L, N);

   h = X(2)-X(1); % space grid size
   c = 0.5; % speed of the wave
   tau = 0.25*h/c; % time grid size
   
   K = 5; % steepness of the bump
   S = 0; % shift the wave
   f=inline('exp(-K*(x-S).^2)', 'x', 'S', 'K'); % a gaussian as an initial wave
   df=inline('-2*K*(x-S).*exp(-K*(x-S).^2)', 'x', 'S', 'K'); % derivative of f

   % wave at time 0 and tau
   U0 = 0*f(X, S, K);
   U1 = U0 - 2*tau*c*df(X, S, K);
   
   U = 0*U0; % current U

   Big=10000;
   Ut = zeros(Big, N);
   Ut(1, :) = U0;
   Ut(2, :) = U1;
   
   % hack to capture the first period of the wave
   min_k = 2*N; k_old = min_k; turn_on = 0;

   for j=3:Big

      last_j = j;
      
      %  fixed end points
      U(1)=0; U(N)=0;
      
      % finite difference discretization in time
      for i=2:(N-1)
         U(i) = (c*tau/h)^2*(U1(i+1)-2*U1(i)+U1(i-1)) + 2*U1(i) - U0(i);
      end

      Ut(j, :) = U;
      
      % update info, for the next iteration
      U0 = U1; U1 = U;

      % hack to capture the first period of the wave
      k = find ( abs(U) == max(abs(U)) );
      k = k(1);

      if k > N/2
         turn_on = 1;
      end

      min_k = min(min_k, k_old);
      if k > min_k & min_k == k_old & turn_on == 1
         break;
      end
      k_old = k; 
      
   end

   % truncate to the first period
   last_j = last_j - 1;
   Ut = Ut(1:last_j, :);

  % shift the wave by a certain amount
   shift = floor(last_j/4);
   Vt=Ut;
   Ut((last_j-shift+1):last_j, :) = Vt(1:shift, :);
   Ut(1:(last_j-shift), :)        = Vt((shift+1):last_j, :);

   num_frames = 100;
   spacing=floor(last_j/num_frames)
   
   % plot the wave
   for j=1:(last_j-spacing+1)

      U = Ut(j, :);

      if rem(j, spacing) == 1

         figure(1); clf; hold on;
         axis equal; axis off; 
         lw = 3; % linewidth
         plot(X, U, 'color', red, 'linewidth', lw);
	 
         % plot the ends of the string
         small_rad = 0.06;
         ball(0, 0, small_rad, red);
         ball(L, 0, small_rad, red);
	 
         % size of the window
         ys = 1.1;
         axis([-small_rad, L+small_rad, -ys, ys]);
      
         % small markers to keep the bounding box fixed when saving to eps
         plot(-small_rad, ys, '*', 'color', white);
         plot(L+small_rad, -ys, '*', 'color', white);

         frame_no = floor(j/spacing)+1;
         frame=sprintf('Frame%d.eps', 1000+frame_no);
         disp(frame)
         saveas(gcf, frame, 'psc2');
         
      end
   end
   
function ball(x, y, radius, color) % draw a ball of given uniform color 
   Theta=0:0.1:2*pi;
   X=radius*cos(Theta)+x;
   Y=radius*sin(Theta)+y;
   H=fill(X, Y, color);
   set(H, 'EdgeColor', color);

% The gif image was creating with the command 
% convert -antialias -loop 10000  -delay 15 -compress LZW Frame10* Movie.gif

Bijschriften

Beschrijf in één regel wat dit bestand voorstelt
One-dimensional wave equation

Items getoond in dit bestand

beeldt af

Bestandsgeschiedenis

Klik op een datum/tijd om het bestand te zien zoals het destijds was.

Datum/tijdMiniatuurAfmetingenGebruikerOpmerking
huidige versie24 aug 2007 03:27Miniatuurafbeelding voor de versie van 24 aug 2007 03:27274 × 121 (129 kB)Oleg Alexandrov{{Information |Description=Illustration of en:Wave equation |Source=self-made, with en:Matlab |Date=~~~~~ |Author= Oleg Alexandrov }} {{PD-self}} Category:Waves Category:Partial differential equations [[Catego

Dit bestand wordt op de volgende pagina gebruikt:

Globaal bestandsgebruik

De volgende andere wiki's gebruiken dit bestand:

Globaal gebruik van dit bestand bekijken.

Informatie afkomstig van https://nl.wikibooks.org Wikibooks NL.
Wikibooks NL is onderdeel van de wikimediafoundation.