Oscylator harmoniczny - metoda Rungego-Kutty 4 rzędu

Równania różniczkowe i całkowe. Równania różnicowe. Transformata Laplace'a i Fouriera oraz ich zastosowanie w równaniach różniczkowych.
adinho58
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 296
Rejestracja: 11 wrz 2014, o 21:14
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Zgierz
Podziękował: 104 razy

Oscylator harmoniczny - metoda Rungego-Kutty 4 rzędu

Post autor: adinho58 »

Witam.

Mam do rozwiązania za pomocą metody Rungego-Kutty'ego równanie różniczkowe oscylatora harmonicznego ( z tłumieniem i wymuszeniem ) :
\(\displaystyle{ \frac{d ^{2} x }{dt ^{2} } + 2 \beta \frac{dx}{dt} +\omega ^{2} x = f(t)}\)

\(\displaystyle{ \omega -}\) częstosć drgań własnych
\(\displaystyle{ \beta}\) współczynnik tłumienia
\(\displaystyle{ f(t)}\) siłą wymuszającą ( na kilogram ) daną wzorem :
\(\displaystyle{ f(t) = A \sin(O t + g)}\), gdzie O miało być dużą omegą, a g - ro. ( nie wiem jak te symbole tu zrobić )

By móc zastosować metodę Rungego-Kutty'ego trzeba zamienić pierwsze równanie na :

\(\displaystyle{ \begin{cases} \frac{ \mbox{d}y_1}{ \mbox{d}t } = y_2 \\ \frac{ \mbox{d}y_2 }{ \mbox{d}t } = f(t) - \omega ^2 y_1 - 2 \beta y_2 \end{cases}}\)

Wiem, ( z wikipedii ) jak wygląda algorytm RK 4, jednak nie wiem jak go zaimplementować, gdyż występuje w nim funkcja dwóch zmiennych, której odpowiednika nie mogę znaleźć w treści zadania. :(

Proszę o pomoc.

Pozdrawiam
Awatar użytkownika
mdd
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1877
Rejestracja: 14 kwie 2013, o 10:58
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 2 razy
Pomógł: 512 razy

Oscylator harmoniczny - metoda Rungego-Kutty 4 rzędu

Post autor: mdd »

Kilka tematów wcześniej w tym samym dziale znajdziesz odpowiedni link.
adinho58
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 296
Rejestracja: 11 wrz 2014, o 21:14
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Zgierz
Podziękował: 104 razy

Oscylator harmoniczny - metoda Rungego-Kutty 4 rzędu

Post autor: adinho58 »

mdd pisze:Kilka tematów wcześniej w tym samym dziale znajdziesz odpowiedni link.
Jeżeli mowa o tym linku :

Kod: Zaznacz cały

http://www.if.pw.edu.pl/~agatka/numeryczne/wyklad_08.pdf
, to nadal to nie jest odpowiedzią na moje pytanie :/

Bo co mam zrobić w przypadku, gdy różniczkowanei jest po \(\displaystyle{ y_1}\) a w równaniu jest tylko \(\displaystyle{ y_2}\) ?
Awatar użytkownika
mdd
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1877
Rejestracja: 14 kwie 2013, o 10:58
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 2 razy
Pomógł: 512 razy

Oscylator harmoniczny - metoda Rungego-Kutty 4 rzędu

Post autor: mdd »

adinho58 pisze:Jeżeli mowa o tym linku :

Kod: Zaznacz cały

http://www.if.pw.edu.pl/~agatka/numeryczne/wyklad_08.pdf
, to nadal to nie jest odpowiedzią na moje pytanie :/
Proponuję czytanie od slajdu nr 26.
adinho58
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 296
Rejestracja: 11 wrz 2014, o 21:14
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Zgierz
Podziękował: 104 razy

Re: Oscylator harmoniczny - metoda Rungego-Kutty 4 rzędu

Post autor: adinho58 »

Niestety nadal nie wiem jak to rozwiązać.

Mam ukłąd równań :

\(\displaystyle{ \begin{cases} \frac{ \mbox{d}y_1}{ \mbox{d}t } = y_2 \\ \frac{ \mbox{d}y_2 }{ \mbox{d}t } = f(t) - \omega ^2 y_1 - 2 \beta y_2 \end{cases}}\)

I weźmy pierwsze równanie :
\(\displaystyle{ \frac{ \mbox{d}y_1}{ \mbox{d}t } = y_2}\)

i pod jaką funkcje mam podstawić wartość parametru \(\displaystyle{ y_1}\) ? i jak mam ją podstawić skoro jej nie znam ?
Awatar użytkownika
mdd
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1877
Rejestracja: 14 kwie 2013, o 10:58
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 2 razy
Pomógł: 512 razy

Oscylator harmoniczny - metoda Rungego-Kutty 4 rzędu

Post autor: mdd »

adinho58 pisze:i pod jaką funkcje mam podstawić wartość parametru \(\displaystyle{ y_1}\) ? i jak mam ją podstawić skoro jej nie znam ?
\(\displaystyle{ \begin{cases} \frac{dy_{1}}{ dt } = f_{1}(t,y_{1},y_{2}) \\ \frac{ dy_{2} }{ dt } = f_{2}(t,y_{1},y_{2}) \end{cases}}\)

gdzie:
\(\displaystyle{ f_{1}(t,y_{1},y_{2})=y_{2}\\f_{2}(t,y_{1},y_{2})=f(t) - \omega ^2 y_1 - 2 \beta y_2}\)

Zakładamy jakieś \(\displaystyle{ y_{1}(0), y_{2}(0)}\). Metoda RK pozwala na podstawie wartości szukanych funkcji w kroku \(\displaystyle{ k}\)-tym: \(\displaystyle{ y_{1}(k), y_{2}(k)}\) obliczyć przybliżone wartości tych funkcji w kroku następnym, tzn.: \(\displaystyle{ y_{1}(k+1), y_{2}(k+1)}\).
ODPOWIEDZ