Fil:Wave equation 1D fixed endpoints.gif

Fra wikisida.no
Hopp til navigering Hopp til søk
Wave_equation_1D_fixed_endpoints.gif (274 × 121 piksler, filstørrelse: 129 KB, MIME-type: image/gif, gjentas, 99 rammer, 4,9 s)

Denne filen er fra Wikimedia Commons og kan brukes av andre prosjekter. Beskrivelsen fra filbeskrivelsessida vises nedenfor.

Beskrivelse

Beskrivelse
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.
Dato
Kilde Eget verk
Opphavsperson Oleg Alexandrov
GIF utvikling
InfoField
 Denne GIF rastergrafikken ble laget med MATLAB.

Lisensiering

Public domain Jeg, opphavsrettensholderen til dette verket, frigir dette verket til allmennheten. Dette gjelder på verdensbasis.
I enkelte land kan dette være juridisk umulig. I så fall:
Jeg gir hvem som helst retten til å bruke dette verket for ethvert formål, uten noen vilkår, med mindre slike vilkår kreves ved lov.

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

Bildetekster

Legg til en kort forklaring på hva filen representerer
One-dimensional wave equation

Elementer som er med i denne fila

motiv

Filhistorikk

Klikk på et tidspunkt for å vise filen slik den var på det tidspunktet.

Dato/klokkeslettMiniatyrbildeDimensjonerBrukerKommentar
nåværende24. aug. 2007 kl. 01:27Miniatyrbilde av versjonen fra 24. aug. 2007 kl. 01:27274 × 121 (129 KB)wikimediacommons>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

Den følgende siden bruker denne filen: