Seminario Recreacion
Páginas: 298 (74396 palabras)
Publicado: 13 de octubre de 2012
Oscillations and Waves
Richard Fitzpatrick Professor of Physics The University of Texas at Austin
Contents
1 Introduction 2 Simple Harmonic Oscillation 2.1 Mass on a Spring . . . . . . . . . . . 2.2 Simple Harmonic Oscillator Equation 2.3 LC Circuit . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 Simple Pendulum . . . . . . . . . . . 2.5 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Damped and DrivenHarmonic Oscillation 3.1 Damped Harmonic Oscillation . . . . 3.2 Quality Factor . . . . . . . . . . . . . 3.3 LCR Circuit . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Driven Damped Harmonic Oscillation 3.5 Driven LCR Circuit . . . . . . . . . . 3.6 Transient Oscillator Response . . . . 3.7 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Coupled Oscillations 4.1 Two Spring-Coupled Masses . 4.2 Two Coupled LC Circuits . .. 4.3 Three Spring Coupled Masses 4.4 Exercises . . . . . . . . . . . . 5 7 7 12 14 18 20 23 23 26 28 29 34 36 40 43 43 48 51 53
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OSCILLATIONS AND WAVES
55 55 63 69 76 81 81 86 91 94 100 103 103 104 107 109 113115 122 127 131 131 137 142 148 151 151 154 161 165 170
5 Transverse Standing Waves 5.1 Normal Modes of a Beaded String . . . . . . 5.2 Normal Modes of a Uniform String . . . . . 5.3 General Time Evolution of a Uniform String 5.4 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Longitudinal Standing Waves 6.1 Spring Coupled Masses . . . . . 6.2 Sound Waves in an Elastic Solid 6.3 Sound Wavesin an Ideal Gas . . 6.4 Fourier Analysis . . . . . . . . . 6.5 Exercises . . . . . . . . . . . . .
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7 Traveling Waves 7.1 Standing Waves in a Finite Continuous Medium . . 7.2 Traveling Waves in an Infinite Continuous Medium 7.3 Wave Interference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4 Energy Conservation . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5 Transmission Lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.6 Reflection and Transmission at Boundaries . . . . . 7.7 Electromagnetic Waves . . . . . .. . . . . . . . . . 7.8 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Wave Pulses 8.1 Fourier Transforms . . . . . . . . . . . 8.2 General Solution of the Wave Equation 8.3 Bandwidth . . . . . . . . . . . . . . . . 8.4 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . .
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9 Dispersive Waves 9.1 Pulse Propagation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.2 Electromagnetic Wave Propagation in Plasmas . . 9.3 Electromagnetic Wave Propagation in Conductors 9.4 Surface Wave Propagation in Water . . . . . . . . 9.5 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..
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10 Multi-Dimensional Waves 173 10.1 Plane Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 10.2 Three-Dimensional Wave Equation . . . . . . . . . . . . . . 175 10.3 Laws of Geometric Optics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
CONTENTS
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10.4 Waveguides . . . . . . . . . . . . . . ....
Richard Fitzpatrick Professor of Physics The University of Texas at Austin
Contents
1 Introduction 2 Simple Harmonic Oscillation 2.1 Mass on a Spring . . . . . . . . . . . 2.2 Simple Harmonic Oscillator Equation 2.3 LC Circuit . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 Simple Pendulum . . . . . . . . . . . 2.5 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Damped and DrivenHarmonic Oscillation 3.1 Damped Harmonic Oscillation . . . . 3.2 Quality Factor . . . . . . . . . . . . . 3.3 LCR Circuit . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Driven Damped Harmonic Oscillation 3.5 Driven LCR Circuit . . . . . . . . . . 3.6 Transient Oscillator Response . . . . 3.7 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Coupled Oscillations 4.1 Two Spring-Coupled Masses . 4.2 Two Coupled LC Circuits . .. 4.3 Three Spring Coupled Masses 4.4 Exercises . . . . . . . . . . . . 5 7 7 12 14 18 20 23 23 26 28 29 34 36 40 43 43 48 51 53
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OSCILLATIONS AND WAVES
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5 Transverse Standing Waves 5.1 Normal Modes of a Beaded String . . . . . . 5.2 Normal Modes of a Uniform String . . . . . 5.3 General Time Evolution of a Uniform String 5.4 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Longitudinal Standing Waves 6.1 Spring Coupled Masses . . . . . 6.2 Sound Waves in an Elastic Solid 6.3 Sound Wavesin an Ideal Gas . . 6.4 Fourier Analysis . . . . . . . . . 6.5 Exercises . . . . . . . . . . . . .
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7 Traveling Waves 7.1 Standing Waves in a Finite Continuous Medium . . 7.2 Traveling Waves in an Infinite Continuous Medium 7.3 Wave Interference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4 Energy Conservation . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5 Transmission Lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.6 Reflection and Transmission at Boundaries . . . . . 7.7 Electromagnetic Waves . . . . . .. . . . . . . . . . 7.8 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Wave Pulses 8.1 Fourier Transforms . . . . . . . . . . . 8.2 General Solution of the Wave Equation 8.3 Bandwidth . . . . . . . . . . . . . . . . 8.4 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . .
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9 Dispersive Waves 9.1 Pulse Propagation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.2 Electromagnetic Wave Propagation in Plasmas . . 9.3 Electromagnetic Wave Propagation in Conductors 9.4 Surface Wave Propagation in Water . . . . . . . . 9.5 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..
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10 Multi-Dimensional Waves 173 10.1 Plane Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 10.2 Three-Dimensional Wave Equation . . . . . . . . . . . . . . 175 10.3 Laws of Geometric Optics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
CONTENTS
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10.4 Waveguides . . . . . . . . . . . . . . ....
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