Колебания и волны в природе и технике. Компьютеризированный курс

Учебное пособие для вузов

Каганов В.И.

2-е изд., стереотип.

336 стр.

Учебное издание

Формат 60х90/16 (145x215 мм)

Исполнение: в мягкой обложке

ISBN 978-5-9912-0534-4

ББК 32.88

УДК 621.39

Гриф
Рекомендовано Региональным отделением УрФО учебно–методического объединения вузов Российской Федерации по образованию в области радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автоматизации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки «Радиотехника» в УрФО

Аннотация

Изложены основы теории колебаний и волн различной физической природы в механических, электронных, биологических, химических системах и планетарного вида. Анализируются линейные, нелинейные, параметрические, случайные и хаотические колебания в разнообразных объектах. Исследуется прохождение электромагнитных волн в структурах распределенного типа и их распространение в свободном пространстве. Анализируются поверхностные, внутренние, уединенные, акустические и ударные волны в сплошных средах – жидкостях и газах. Рассматриваются волны природного характера, связанные с землетрясениями, цунами и циклонами. Приведено 76 программ на основе универсального математического пакета программ «MathCAD» по большинству разделов дисциплины, позволяющие с помощью компьютера анализировать и рассчитывать колебательные и волновые процессы в различных системах и средах, в том числе с использованием вейвлет-анализа.

Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям направления «Радиотехника», и аспирантов.

Оглавление

Предисловие

Введение

1. Исходные положения теории колебаний
1.1. Примеры колебаний и волн в природе и технике
1.2. Классификация колебаний
1.3. Общий математический подход к колебательным процессам
1.4. Спектральный Фурье-анализ колебаний
1.5. Устойчивость линейной системы
1.6. Фазовая плоскость
1.7. Синхронизация колебаний
1.8. Энергетический подход к исследованию колебаний
Контрольные вопросы

2. Две базовые колебательные модели
2.1. Колебательная модель второго порядка
2.2. Колебательный контур последовательного и параллельного типа
2.3. Вынужденные колебания в контуре
2.4. Свободные колебания маятника
2.5. Вынужденные колебания маятника
Контрольные вопросы

3. Колебания при вращении твердых тел
3.1. Модель с двумя видами движения
3.2. Движение твердого тела вокруг неподвижной точки
3.3. Взаимодействие двух тел в поле тяготения
3.4. Взаимодействие трех тел в поле тяготения
Контрольные вопросы

4. Колебания в технических объектах
4.1. Колебания корабля под действием морских волн
4.2. Колебания, разрушающие самолет
4.3. Колебания центробежного регулятора
Контрольные вопросы

5. Колебания и автоколебания в электронных устройствах
5.1. Определение автоколебаний
5.2. Электронный автогенератор высокочастотных колебаний
5.3. Синхронизация автогенератора внешним сигналом
5.4. Взаимная синхронизация автогенераторов
5.5. Фазовая синхронизация колебаний
5.6. Колебания в контуре с нелинейной индуктивностью
5.7. Колебания в контуре с нелинейной емкостью
5.8. Генерация релаксационных колебаний
5.9. Движение электрона в электрическом и магнитном полях
Контрольные вопросы

6. Автоколебания в биологических и химических системах
6.1. Механизм автоколебаний в биологических и химических системах
6.2. Автоколебания в мире животных
6.3. Автоколебательный химический процесс
6.4. Автоколебательный процесс энергообеспечения живой клетки
6.5. Автоколебательный процесс при кросскатализе
6.6. Моделирование аритмии сердца
Контрольные вопросы

7. Параметрические колебания
7.1. Уравнения системы с переменными параметрами
7.2. Маятник с переменными параметрами
7.3. Электрический контур с переменными параметрами
7.4. Параметрический делитель частоты
Контрольные вопросы

8. Случайные колебания
8.1. Стационарный (гауссовский) случайный процесс
8.2. Функция корреляции и энергетический спектр
8.3. Воздействие случайного колебания на колебательную систему
Контрольные вопросы

9. Хаотические колебания
9.1. Режим хаоса в колебательных системах
9.2. Тепловая конвекция в слое жидкости
9.3. Хаос при размножении колебаний
Контрольные вопросы

10. Вейвлет-анализ колебаний
10.1. Особенности Фурье-преобразования
10.2. Основные черты вейвлет-преобразования
10.3. Непрерывное вейвлет-преобразование с вейвлетом
10.4. Анализ колебаний, излученных геологическим радаром
10.5. Анализ электрокардиограммы
Контрольные вопросы

11. Анализ волновых процессов
11.1. Математические модели волновых процессов
11.2. Конечно-разностный метод решения дифференциальных уравнений с частными производными
Контрольные вопросы

12. Волны в структурах распределенного типа
12.1. Волны в линейной бездисперсионной среде
12.2. Волны в линейной дисперсионной среде
12.3. Волны в активной среде
12.4. Волны в нелинейной среде
12.5. Волна-импульс в нелинейной среде
Контрольные вопросы

13. Волны в сплошных средах
13.1. Характеристика сплошной среды
13.2. Поверхностные волны в жидкости
13.3. Уединенная волна
13.4. Акустические волны
13.5. Внутренние волны
13.6. Ударные волны
Контрольные вопросы

14. Электромагнитные волны
14.1. Уравнения электромагнитной волны
14.2. Плоская электромагнитная волна
14.3. Излучение электромагнитных волн
14.4. Распространение радиоволн
14.5. Дифракция
Контрольные вопросы

15. Волны, несущие разрушения
15.1. Волны в природе
15.2. Сейсмические волны при землетрясениях
15.3. Океанические волны цунами
15.4. Тропический циклон как глобальная колебательная система
Контрольные вопросы

Приложения

Список литературы

Рекомендуем

Книга

Колебания и волны в природе и технике. Компьютеризированный курс