Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 15.1 - Ex. 71
Considere uma corda esticada que tem uma massa por unidade de comprimento carregando pulsos de onda transversal da forma que são incidentes em um ponto P em que a corda se conecta a uma segunda corda com massa por unidade de comprimento . Derive igualando a potência incidente no ponto P à potência refletida em P mais a potência transmitida em P.
Passo 1
Pela conservação de energia, a potência transmitida é igual à incidente mais a refletida:
Podemos escrever a potência em relação à segunda derivada da função da onda y:
Onde é a força de tração na corda.
Passo 2
Substituindo P para cada potência da primeira equação:
Simplificando:
Passo 3
Como o pulso incidente é dado por:
Os pulsos transmitido e refletido serão:
Passo 4
Chamaremos o argumento da função de pulso transmitido de :
Pela regra da cadeia, podemos expressar a derivada de y em relação a x e a t através da derivada do argumento que escrevemos acima:
Agora usando para escrevemos o argumento do pulso refletido:
Ficaremos com as seguintes derivadas:
E de novo, usando para o argumento do pulso incidente:
Passo 5
Por fim, substituindo cada resultado das derivadas lá na equação do Passo 2:
Simplificando
E simplificando e rearranjando os termos restantes:
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)