Главная > Линейные и нелинейные волны (Дж. Уизем)
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

Для модулированного волнового пакета член $\beta x-\gamma t$ в (16.68) следует заменить на псевдофазу $\psi(x, t)$, а $\gamma, \beta$ определить равенствами
\[
\gamma=-\psi_{t}, \beta=\psi_{x},
\]

точно так же, как $k x-\omega t$ заменяется на фазу $\theta(x, t)$ (см. § 14.7). Усредненный вариационный принцип
\[
\delta \iint \mathscr{L}(\omega, k, E ; \gamma, \beta, h) d x d t=0
\]

для вариаций $\delta E, \delta \theta, \delta h, \delta \psi$ дает
\[
\begin{array}{l}
\delta E: \mathscr{L}_{E}=0, \\
\delta \theta: \frac{\partial}{\partial t} \mathscr{L}_{\omega}-\frac{\partial}{\partial x} \mathscr{L}_{k}=0, \quad \frac{\partial k}{\partial t}+\frac{\partial \omega}{\partial x}=0, \\
\delta h: \mathscr{L}_{h}=0, \\
\delta \psi: \frac{\partial}{\partial t} \mathscr{L}_{\gamma}-\frac{\partial}{\partial x} \mathscr{L}_{\beta}=0, \quad \frac{\partial \beta}{\partial t}+\frac{\partial \gamma}{\partial x}=0 .
\end{array}
\]

Дисперсионное соотношение $\mathscr{L}_{E}=0$ дает
\[
\frac{(\omega-\beta k)^{2}}{g k \operatorname{th} k h}=1+\frac{9 T_{0}^{4}-10 T_{0}^{2}+9}{4 T_{0}^{4}} \frac{k^{2} E}{\rho g}+O\left(E^{2}\right),
\]

что согласуется с формулой (13.123). Родственное соотношение $\mathscr{L}_{h}=0$ дает
\[
\gamma=\frac{1}{2} \beta^{2}+g h+\frac{1}{2}\left(\frac{1-T_{0}^{2}}{T_{0}}\right) \frac{k E}{\rho}+O\left(E^{2}\right) .
\]

Поскольку $\gamma=-\psi_{t}, \beta=\psi_{x}$, это уравнение типа Бернулли для потенциала усредненного течения $\psi$, модифицированное волновым вкладом, пропорциональным $a^{2}$. В таких соотношениях, по-

видимому, удобно выразить коэффициенты, зависящие от $T_{0}$, через
\[
\begin{array}{l}
\omega_{0}(k)=\left(g k \operatorname{th} k h_{0}\right)^{1 / 2}, \quad c_{0}(k)=\left(g k^{-1} \text { th } k h_{0}\right)^{1 / 2}, \\
C_{0}(k)=\frac{1}{2} c_{0}(k)\left\{1+-\frac{2 k h_{0}}{\operatorname{sh} 2 k h_{0}}\right\},
\end{array}
\]
т. е. через линейные значения для волн, распространяющихся по спокойной воде глубиной $h_{0}$. Имеем
\[
\gamma=\frac{1}{2} \beta^{2}+g h+\frac{1}{2}\left(\frac{2 C_{0}}{c_{0}}-1\right) \frac{E}{\rho h_{0}}+O\left(E^{2}\right) .
\]

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru