2. İKİ BOYUTLU MATEMATİKSEL MODELLER

Benzer belgeler
1 (c) herhangi iki kompleks sayı olmak üzere

Chapter 1 İçindekiler

İleri Diferansiyel Denklemler

ÜNİTE. MATEMATİK-1 Prof.Dr.Murat ÖZDEMİR İÇİNDEKİLER HEDEFLER GRAFİK ÇİZİMİ. Simetri ve Asimtot Bir Fonksiyonun Grafiği

ANALİZ KONU ANLATIMLI ÇÖZÜMLÜ SORU BANKASI

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

VEKTÖRLER KT YRD.DOÇ.DR. KAMİLE TOSUN FELEKOĞLU

TÜREVİN GEOMETRİK YORUMU

Düzlem Elektromanyetik Dalgalar

MAT355 Kompleks Fonksiyonlar Teorisi I Hafta Kompleks Sayıların Cebirsel ve Geometrik Özellikleri

Ders 7: Konikler - Tanım

DERS 5. Çok Değişkenli Fonksiyonlar, Kısmi Türevler

Elektromanyetik Dalga Teorisi

Alıştırmalar 1. 1) Aşağıdaki diferansiyel denklemlerin mertebesini ve derecesini bulunuz. Bağımlı ve bağımsız değişkenleri belirtiniz.

Cebir 1. MIT Açık Ders Malzemeleri

Örnek...1 : Örnek...5 : n bir pozitif tamsayı ise i 4 n + 2 +i 8 n i 2 0 n + 6 =?

Taşkın, Çetin, Abdullayeva

Akışkan Kinematiği 1

alalım. O noktasına, bu eksenlerin sıfır noktası(orijin, merkez) denir. Pozitif sayılar, yatay

Uzayda iki doğrunun ortak dikme doğrusunun denklemi

Bölümün İçeriği ve Amacı:

DERS 2. Fonksiyonlar

KOMPLEKS ANALİZ (MAT 472) DERS NOTLARI

Yönlü doğru parçası: Zıt yönlü doğru parçaları: Eş yönlü doğru parçaları: Örnek-1. Paralel yönlü doğru parçaları:

Matematikte karşılaştığınız güçlükler için endişe etmeyin. Emin olun benim karşılaştıklarım sizinkilerden daha büyüktür.

TEMEL İŞLEMLER KAVRAMLAR

a a 0 a 4a

ANALİZ ÇÖZÜMLÜ SORU BANKASI

Adi Diferensiyel Denklemler 1. BÖLÜM 1 Birinci-Mertebe Diferensiyel Denklemler 3. BÖLÜM 2 Lineer İkinci MertebeDenklemler 43

PARABOL. çözüm. kavrama sorusu. çözüm. kavrama sorusu

Termodinamik Termodinamik Süreçlerde İŞ ve ISI

7. BÖLÜM İÇ ÇARPIM UZAYLARI İÇ ÇARPIM UZAYLARI İÇ ÇARPIM UZAYLARI İÇ ÇARPIM UZAYLARI .= Genel: Vektörler bölümünde vektörel iç çarpım;

12. SINIF. Fonksiyonlar - 1 TEST. 1. kx + 6 fonksiyonu sabit fonksiyon olduğuna göre aşağıdakilerden hangisidir? k. = 1 olduğuna göre k. kaçtır?

[ 1, 1] alınırsa bu fonksiyon birebir ve örten olur. Bu fonksiyonun tersine arkkosinüs. f 1 (x) = sin 1 (x), 1 x 1

İÇİNDEKİLER. Ön Söz...2. Noktanın Analitik İncelenmesi...3. Doğrunun Analitiği Analitik Düzlemde Simetri...25

Bir özvektörün sıfırdan farklı herhangi bri sabitle çarpımı yine bir özvektördür.

Ö.S.S MATEMATĐK II SORULARI ve ÇÖZÜMLERĐ 1 E) x x. x x = x

Elastisite Teorisi Düzlem Problemleri için Sonuç 1

Cebir 1. MIT Açık Ders Malzemeleri

UYGULAMALI DİFERANSİYEL DENKLEMLER

İÇİNDEKİLER. Bölüm 2 CEBİR 43

Momentum iletimi. Kuvvetin bileşenleri (Momentum akısının bileşenleri) x y z x p + t xx t xy t xz y t yx p + t yy t yz z t zx t zy p + t zz

STATİK MÜHENDİSLİK MEKANİĞİ. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN

NÜMERİK ANALİZ. Sayısal Yöntemlerin Konusu. Sayısal Yöntemler Neden Kullanılır?!! Denklem Çözümleri

İleri Diferansiyel Denklemler

Elastisite Teorisi Polinomlar ile Çözüm Örnek 2

TİTREŞİM VE DALGALAR BÖLÜM PERİYODİK HAREKET

DERS 6. Çok Değişkenli Fonksiyonlarda Maksimum Minimum

İleri Diferansiyel Denklemler

İç-Çarpım Uzayları ÜNİTE. Amaçlar. İçindekiler. Yazar Öğr. Grv. Dr. Nevin ORHUN

Vektörler. Skaler büyüklükler. Vektörlerin 2 ve 3 boyutta gösterimi. Vektörel büyüklükler. 1. Şekil I de A vektörü gösterilmiştir.

EMAT ÇALIŞMA SORULARI

MATEMATİK ÖĞRETMENLİK ALAN BİLGİSİ - DENEME SINAVI DENEME. Diğer sayfaya geçiniz.

Toplam

6 II. DERECEDEN FONKSÝYONLAR 2(Parabol) (Grafikten Parabolün Denklemi-Parabol ve Doðru) LYS MATEMATÝK. y f(x) f(x)

Leyla Yıldırım Bölüm BÖLÜM 2

BÖLÜM 1 1- KOMPLEKS (KARMAŞIK) SAYILAR 1-1 KARMAŞIK SAYILAR VE ÖZELLİKLERİ

1-A. Adı Soyadı. Okulu. Sınıfı LYS-1 MATEMATİK TESTİ. Bu Testte; Toplam 50 Adet soru bulunmaktadır. Cevaplama Süresi 75 dakikadır.

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

MANYETIZMA. Manyetik Alan ve Manyetik Alan Kaynakları

ELEKTROMANYETİK DALGALAR

İleri Diferansiyel Denklemler

Bölüm 2. Bir boyutta hareket

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Mukavemet I Final Sınavı

Elektrik ve Magnetizma

Kısa İçindekiler. Fizik: İlkeler ve Pratik Cilt 1: 1-21 Bölümleri, Cilt 2: Bölümleri kapsar

İÇİNDEKİLER. iii ÖNSÖZ BÖLÜM 1 TEMEL KAVRAMLAR 1 BÖLÜM 2 LİNEER KISMİ DİFERENSİYEL DENKLEMLER 9

04 Kasım 2010 TÜBİTAK ikince kademe seviyesinde Deneme Sınavı (Prof.Dr.Ventsislav Dimitrov)

İleri Diferansiyel Denklemler

z z Genel yükleme durumunda, bir Q noktasını üç boyutlu olarak temsil eden kübik gerilme elemanı üzerinde 6 bileşeni

YARDIRMALI MATEMATİK TÜREV FASİKÜLÜ

AKDENİZ ÜNİVERSİTESİ. Anten Parametrelerinin Temelleri. Samet YALÇIN

İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ Bölüm 1 SAYILAR 11 Bölüm 2 KÜMELER 31 Bölüm 3 FONKSİYONLAR

İleri Diferansiyel Denklemler

Parametrik doğru denklemleri 1

MAT 103 ANALİTİK GEOMETRİ I FİNAL ÇALIŞMA SORULARI

KÜTLE VE AĞIRLIK MERKEZİ

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 2 Çözümler

İleri Diferansiyel Denklemler

Genel Olarak Bir Yüzeyin Diğer Bir Yüzeye Projeksiyonu

Örnek...1 : f (x)=2x 2 5x+6 parabolü K(2,p) noktasından geçiyorsa p kaçtır? Örnek...2 : Aşağıda çeşitli parabol grafikleri verilmiştir incele yi niz.

Üstel ve Logaritmik Fonksiyonlar 61. y = 2 in grafiğinin büzülmesiyle de elde

ELEKTROMANYETİK DALGA TEORİSİ DERS - 5

1. Hafta Uygulama Soruları

İleri Diferansiyel Denklemler

Doğrusal Fonksiyonlar, Karesel Fonksiyonlar, Polinomlar ve Rasyonel Fonksiyonlar, Fonksiyon Çizimleri

ÖZDEĞERLER- ÖZVEKTÖRLER

T.C. Ölçme, Seçme ve Yerleştirme Merkezi

T.C. Ölçme, Seçme ve Yerleştirme Merkezi

DERS 2. Fonksiyonlar - I

MAT355 Kompleks Fonksiyonlar Teorisi I Hafta 9. Tanım 2. Kompleks düzlemin tamamında analitik olan bir fonksiyona tam fonksiyon denir.

İleri Diferansiyel Denklemler

Newton Metodu. Nümerik Kök Bulma. Mahmut KOÇAK ESOGU FEN-ED.FAK. MATEMATİK BÖLÜMÜ. mkocak

çemberi ile O Çemberlerin birbirine göre durumlarını inceleyelim. İlk durumda alalım. olduğu takdirde O2K1

MATEMATİK MATEMATİK-GEOMETRİ SINAVI LİSANS YERLEŞTİRME SINAVI-1 TESTİ SORU KİTAPÇIĞI 08

Elastisite Teorisi Hooke Yasası Normal Gerilme-Şekil değiştirme

FEN FAKÜLTESİ MATEMATİK BÖLÜMÜ YAZ OKULU DERS İÇERİGİ. Bölümü Dersin Kodu ve Adı T P K AKTS

FIZ Arasınav 9 Aralık 2017

2.2 Bazıözel fonksiyonlar

Transkript:

. İKİ BOYULU MAEMAİKSEL MODELLER.. Genel Bilgiler Şimdi konform dönüşüm teknikleri ile çözülebilen kararlı durum ısı akışı elektrostatik ve ideal sıvı akışı ile ilgili problemleri göz önüne alacağız. Konform dönüşüm bir bölgedeki problemin çözümünün kolaca elde edilebilmesi için bu bölgei diğer bir bölgee dönüştürür. Bizim çözümlerimiz sadece ve iki değişkenli olduğundan modelin geçerliliği için önce temel bir kabul apmalıız. Burada inceleeceğimiz fiziksel problemler gerçek haattaki ugulamalardır ve çözümleri üç-boutlu kartezen uzada verilir. Böle problemler genellikle üç değişkenli Laplace denklemi üç-boutlu vektör fonksionlarının curl ve divergens ini içerir. Kompleks analiz ve değişkenlerini içerdiğinden düzlemine dik eksen bounca koordinatlı noktalarda çözümün değişmediği özel durumu göz önüne alacağız. Kararlı durum ısı akışı ve elektrostatik için bu demektir ki sıcaklığı vea V potansieli sadece ve ile değişir. Bölece ideal sıvı akışı için z -düzlemine paralel herhangi bir düzlemde sıvı hareketi anıdır. " z -düzlemindeki eğri çizimleri z -düzlemine dik sonsuz silindire karşılık gelen çapraz kesitler olarak orumlanır ". Bir sonsuz silindir bir uzun fiziksel silindirin limit durumudur bölece bizim vereceğimiz matematiksel model "eteri kadar uzun bir fiziksel silindiri içeren üç boutlu problemin uç noktalardaki etkisi ihmal edilmek koşulu ile geçerlidir. Önceki kısımlarda harmonik fonksionlar için göstermiştik. Ugulamalar için K : K bir reel sabit harmonik eşlenik fonksionu ve onun K : K eğrileri ailesini göz önüne almamız gereklidir. F z i çözümlerinin nasıl bulunacağını düze eğrileri ailesini ve bir reel sabit düze analitik fonksionuna kompleks potansiel adını vereceğiz. Aşağıdaki teorem düze ailelerinin ortogonalliği ile ilgilidir. Bu teoremi göz önüne alacağımız fiziksel ugulamalarla ilgili fikirleri geliştirmek için kullanacağız. eorem... (Düze eğrilerinin ortogonal aileleri) onun harmonik eşleniği ve F z i durumda K ve K K ve K eğrileri a b de kesişiorsa ve eğer a ib durumda bu iki eğri dik kesişirler. bir D bölgesinde harmonik kompleks potansiel olsun. Bu düze eğrileri aileleri ortogonaldir. Yani F ise bu İspat. K bir düzlem eğrisinin bir kapalı denklemi olduğundan b hesaplanan grad gradient vektörü a b de eğrie diktir. Bu vektör N a b i a b ile verilir. Benzer biçimde N vektörü a noktasında

N a b i a b ile tanımlanır ve bu vektör a b de K eğrisine diktir. Cauch-Riemann denklemlerini kullanırsak N ile N nin iç çarpımı N. N dır. Buna ek olarak a b a b. a b a b. a b a b a b a b a b F olduğundan a b i a b olur. Cauch-Riemann denklemleri ve a b a b olması hem N ve hem de N nin sıfırdan farklı olduğunu gösterir. Bölece N. N olması N in N e dik olmasını gerektirir. Dolaısıla bu eğriler ortogonaldir. eoremin ispatı tamamlanmış olur. z i F kompleks potansieli birçok fiziksel orumlara sahiptir. Örneğin; kabul edelim ki kararlı durum sıcaklığında bir problem çözmüş olalım. Bu durumda anı sınır koşulları ile elektrostatikte izotermalleri eşpotansiel eğrileri ve ısı akış doğrularını akı doğruları olarak orumlaarak bir benzer probleme çözüm bulabiliriz. Buradan "ısı akışı ve elektrostatik direkt olarak birbirine karşılık gelir" diebiliriz. Bir sıvı akışı problemini çözmüş olalım. Bu durumda sıvı akışında eşpotansielleri izotermaller ve akı doğrularını ısı akış doğruları olarak orumlaarak benzer bir probleme çözüm bulabiliriz. Aşağıdaki tabloda düze eğrileri ailelerinin değişik orumları ve aileler arasındaki eşlemeler özetlenmiştir. Fiziksel Olalar sabit sabit Isı akışı İzotermaller Isı akış doğruları Elektrostatik Eşpotansiel eğrileri Akı doğruları Sıvı akışı Eşpotansieller Akıntı doğrular Yerçekimi alanı Yerçekimi potansieli Kuvvet doğruları Manetizm Potansiel Kuvvet doğruları Difüzon Konsantrason Akış doğruları Elastisite Gerilim fonksionu Şiddet doğruları Elektrik akımı Potansiel Akış doğruları

.. Kararlı Durum Sıcaklıkları Isı iletimi teorisinde ısının sıcaklığın azaldığı öne doğru aktığı kabul edilir. Diğer bir kabul de ısının bir üze alanı bounca akarken zaman oranı ile üze alanına dik öndeki sıcaklık gradientinin bileşeninin orantılı olmasıdır. Eğer sıcaklığı zamandan bağımsız ise bu durumda noktasındaki ısı akışı V K grad K i vektörü ile verilir burada K ortamın ısı iletkenliğidir ve sabit olduğu kabul edilir. Eğer s uzunluğunun düz-doğru parçasını z ile gösterirsek bu durumda bir birimlik zaman aralığında akan ısı miktarı V. Ns dir burada N doğru parçasına dik birim vektördür. Eğer bölgede üretilen a da ok edilen termal enerjinin bulunmadığını kabul edersek bu durumda ve uzunlukları tarafındaki önlü herhangi bir küçük dikdörtgen bounca akan ısının net miktarı özdeş olarak sıfırdır. Bu nin bir harmonik fonksion olduğunu gösterir. Aşağıdaki düşünce Şekil nin Laplace denklemini sağladığını göstermek için sıkça kullanılır. V. Ns ifadesini kullanarak şekildeki dikdörtgenin sağ kenarının dışına ısı akışının miktarı aklaşık olarak V N s K K ve sol kenarın dışına ısı akışının miktarını da i. i V. N s K K i. i olarak elde ederiz. Bu iki denklemi taraf tarafa toplarsak

K K buluruz. Benzer şekilde üst ve alt kenarlar dışına ısı akış miktarı için K K buluruz. Bu iki denklemdeki miktarlar toplanırsa dikdörtgenin dışına net ısı akışı aklaşık olarak K denklemi ile verilir. Bu da nin Laplace denklemini sağladığını ve dolaısıla bir harmonik fonksion olduğunu gösterir. Eğer nin tanımlandığı bölge basit bağlantılı bölge ise bu durumda bir S harmonik eşlenik fonksionu vardır ve z is F bir analitik fonksiondur. K eğrilerine izotermaller denir ve bunlar anı sıcaklıktaki noktaları birleştiren doğrulardır. S K eğrilerine ısı akış doğruları denir ve bu eğriler bounca üksek sıcaklıktaki noktalardan düşük sıcaklıktaki noktalara ısı akışı olduğu düşünülür. Kararlı durum sıcaklıkları için sınır değer problemleri Dirichlet problemi olarak göz önüne alınabilir burada harmonik fonksionunun değeri noktasındaki sıcaklık olarak orumlanır. Şekil Örnek... İki paralel düzlemin z -düzlemine dik ve sırasıla a ve b ata doğrularından geçtiğini ve bu düzlemler üzerinde sıcaklığın a ve b değerlerinde sabit tutulduğunu kabul edelim. Bu durumda nin

ile verilebileceğini gösteriniz. a b a Çözüm. doğrusundan geçen düzlem üzerindeki tüm noktalarda sıcaklığın sabit olduğunu kabul edebiliriz. Buradan t dir burada t sadece nin bir fonksionudur. Laplace denklemi t olmasını gerektirir ve Örnek.. deki öntem ile çözümünü bulabiliriz. Şekil 3 izotermallerinin ata doğrular olduğu kolaca görülür. Eşlenik harmonik fonksion S b a dir ve S ısı akış doğruları ata doğrular arasındaki düşe doğru parçalarıdır. Eğer ise bu durumda Şekil 3 de görüldüğü gibi ısı a dan geçen düzlemden b den geçen düzleme bu doğru parçaları bounca akar. Örnek... Im ki -ekseni bounca sıcaklık olsun. Çözüm. z üst arı-düzlemindeki her bir noktada sıcaklığını bulunuz öle bir harmonik fonksion olduğundan bu problem bir Dirichlet problemi örneğidir. Örnek.. den Arg z

olduğu görülür. Şekil 4 izotermali orijinden çıkan ışınlardır. Eşlenik harmonik fonksion S ln z dir ve S ısı akış doğruları orijin merkezli arım çemberlerdir (Şekil 4). Eğer ise bu durumda ısı arım çemberler bounca saat önünün ters önünde akar. H üst arım diskindeki her bir noktadaki Örnek..3. : Im z z bulunuz öle ki bu sıcaklık sınır üzerindeki noktalarda sıcaklığını i z 5 koşullarını sağlasın. Çözüm. Örnek.4. de belirtildiği gibi e i i z w u iv z i fonksionu H arım diskini Q : u v birinci bölge üzerine birebir konform olarak * dönüştürür. Buradan eni problemimiz : " u v u u v 5 v sıcaklığını bulunuz öle ki * sınır koşulları sağlansın" biçiminde olacaktır. Örnek.. den u v harmonik fonksionu

* u v olarak elde edilir. O halde dir. C 5 Arg w Arc tan Arc tan izotermalleri Şekil 5 de görüldüğü gibi noktalarından geçen çemberlerdir. v u Şekil 5 Problemler.. Im z üst arı düzleminde öle bir ( ) sıcaklığı bulunuz ki -ekseni bounca sıcaklık ( ) = 9 > ( ) = 6 < koşullarını sağlasın. Arıca ısı akış doğrularını ve izotermalleri belirleip şekil üzerinde gösteriniz.. ve doğruları tarafından sınırlanan sonsuz şeritte öle bir ( ) sıcaklık fonksionu bulunuz ki ( ) 3 R ( ) 8 R sınır koşullarını sağlasın. 3. ( ) : birinci çerek bölgesinde öle bir ( ) sıcaklığı bulunuz ki bu sıcaklık ( ) ( ) ( ) ve ( ) sınır koşullarını sağlasın.

4. z:imz ve z (ani üst arı düzlemin birim çemberin dışında kalan kısmı) bölgesinde harmonik olan öle bir ( ) sıcaklık fonksionu bulunuz ki ( ) z arg z ( ) sınır koşulları sağlansın.