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棍子的温度会如何变化? 《张朝阳的物理课》介绍一维热传导方程的解法

时间:2024-05-19 16:36:53 科技赋能

两端与冰水接触的木棍,其温度分布随时间会如何变化?如何求解无限长棒的热传导方程?傅里叶变换如何帮助求解热传导方程? 2月10日12点,《张朝阳的物理课》第121集上线。

搜狐创始人和董事局主席以及CEO张朝阳坐在搜狐视频直播间。

他们首先简要重申了偏微分方程对于场论研究的重要性。

然后我们用傅里叶级数算出了一根两端都保持在零摄氏度的木棍,随着时间的推移,温度分布会如何变化。

最后,我们利用傅里叶变换来分析无限长木棍在特定初始条件下的温度分布。

课程一开始,张朝阳就为网友回顾了傅里叶热传导定律和热传导方程,然后分析了一个简单的一维模型:两端温度固定为0摄氏度的一根棍子的温度分布。

为了求解该模型的温度分布,张朝阳采用了分离变量法,以分离变量的形式得到解,然后通过线性叠加得到一般形式的解。

这时,还需要找出叠加系数。

为此,特鲁姆普进入初始条件,借助三角方程成功得到了膨胀系数的表达式,从而得到了温度分布的完整解。

紧接着,张朝阳将注意力转向无限长棒的情况,将初始温度分布视为无限多个δ函数型分布的叠加,从而将问题简化为求解δ函数型初始条件的温度分布。

借助有限长度杆的分析结果,张朝阳将无限长度杆的温度分布以傅里叶变换的形式表达出来,然后根据狄拉克函数的性质计算出它的一些系数。

随后,张朝阳 分析了温度分布的渐近行为,发现随着 x 趋向无穷大,温度趋于零。

最终,张朝阳通过积分表成功得到了最终的温度分布表达式。

截至目前,《张朝阳的物理课》已直播百余场,内容丰富、覆盖面广。

理论公式由浅入深,传统与简单相结合。

自去年11月开办第一堂物理直播课以来,他首先从经典物理入手,普及牛顿运动定律。

随后他从经典物理学的“两朵乌云”开始,过渡到现代物理学,讨论了黑体辐射。

维恩公式、普朗克公式等理论知识。

此后,他逐渐进入量子力学领域,从薛定谔方程等基础理论内容,到氢原子的波函数,再到气体定体积比热的温度阶梯,沿途解释了热力学定律。

道路。

然后我们回到经典物理学,推导了航天器的轨迹,估计了太阳的结构和性质以及中子星的旋转速度。

然后解释了陀螺仪的进动,并计算了月球的潮汐高度。

随后他开始引入狭义相对论的四维语言,并逐渐过渡到电磁学。

《张朝阳的物理课》的直播风格独特:以计算物理为特色,重点介绍日常现象,通过一步一步的详细计算和硬核推导来了解自然的基本规律。

据了解,《张朝阳的物理课》将于每周五、周日中午12点在搜狐视频直播。

网友可在搜狐视频“关注直播”中搜索“张朝阳”观看直播及历次完整视频回放;关注“张朝阳物理课”账号,查看课程中的“知识点”短视频;另外,您还可以在搜狐新闻APP的“搜狐科技”账号上阅读各物理课程的详细文章。

除了《张朝阳的物理课》之外,在直播方面,搜狐视频正在持续打造知识直播平台,邀请各个科学领域的顶尖主播直播科普知识。

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