46. Примеры.
Пример 1. Левый конец
полубескопечного стержня (как и его боковая поверхность) теплоизолирован. Начальное распределение температуры:
Найдем
По формуле (15.3) имеем
полагая для первого слагаемого
а для второго
найдем, что
В частности, полагая
получим
Вид графиков и при фиксированных значениях
виден на рис. 59.
Так как теплообмена с окружающей средой нет, то площадь под каждым графиком равна
(заштрихована на рис. 59).
Рис. 59.
Представляет интерес предельный случай решения (15.4) при
Если положим
и
так что
Дифференцируя
по
найдем, что
Так как
то
и, следовательно,
Но очевидно, что осуществленный в начальном условийи предельный переход означает, что
где
— функция Дирака (см, стр, 164). Таким образом, решением задачи для полубесконечного стержня при краевом условии (13.1) и начальном условии (15.7) является сумма фундаментальных решений
см. формулу (13.18)). Это можно усмотреть и непосредственно.
Пример 2. Левый конец
полубссконечного сгержня (с теплоизолированной боковой поверхностью) поддерживается при постоянней температуре
Начальное распределение температуры то же, что в примере 1. Показать,
в этом случае (но формуле (15.3"))
рассмотреть частный случай решения при
и приближeнно нарисовать графики и при фиксированных значениях
.
Пример 3. Показать, что при условиях примера 2, по при начальном условии
решение имеет вид