Уравнения математической физики. Сборник задач. Даишев Р.А - 74 стр.

UptoLike

Составители: 

2
U
r
2
+
2
r
U
r
+
1
r
2
2
U
θ
2
+
cot θ
r
2
U
θ
= 0
U = (Ar
m
+
B
r
(m+1)
)P
m
(cos θ).
A B m = 0, 1, 2..
f(r) r < R,
f(r) = A
0
+ A
1
r + A
2
r
2
+ . . . + A
n
r
n
+ . . .
r > R,
f(r) =
B
1
r
+
B
2
r
2
+
B
3
r
3
+ . . . +
B
n+1
r
(n+1)
+ . . . .
U
θ=0
= f(r).
R
υ(r, θ)
r = R R
θ,
U
r=R
= f(θ), 0 θ π.
   137. Äîêàçàòü, ÷òî óðàâíåíèå Ëàïëàñà

             ∂ 2U   2 ∂U   1 ∂ 2U  cot θ ∂U
                2
                  +      +  2   2
                                  + 2       =0
             ∂r     r ∂r   r ∂θ     r ∂θ
äîïóñêàåò ÷àñòíîå ðåøåíèå

                                  B
                 U = (Arm +              )Pm (cos θ).
                                r(m+1)
A è B -ïðîèçâîëüíûå ïîñòîÿííûå, m = 0, 1, 2..
   138. Äàííàÿ ôóíêöèÿ f (r) ïðè r < R, ìîæåò áûòü ðàçëîæåíà
â ðÿä âèäà:

          f (r) = A0 + A1 r + A2 r2 + . . . + An rn + . . .

à ïðè r > R, â ðÿä ñëåäóþùåãî âèäà:

                    B1 B2 B3            Bn+1
          f (r) =     + 2 + 3 + . . . + (n+1) + . . . .
                    r  r   r           r
Íàéòè òàêîå ðåøåíèå óðàâíåíèÿ, ïðèâåäåííîãî â ïðåäûäóùåé
çàäà÷å, êîòîðîå óäîâëåòâîðÿëî áû óñëîâèþ: Uθ=0 = f (r).
   139. Êðóãîâîå ïðîâîëî÷íîå êîëüöî ðàäèóñà R çàðÿæåíî åäè-
íèöàìè ñòàòè÷åñêîãî ýëåêòðè÷åñòâà. Íàéòè ïîòåíöèàë υ(r, θ)
íàýëåêòðèçîâàííîãî êîëüöà íà ëþáóþ òî÷êó ïîëÿ.
   140. Íàéòè òàêîå ðåøåíèå óðàâíåíèÿ çàäà÷è 137, ÷òîáû ïðè
r = R ( íà ïîâåðõíîñòè ñôåðû ðàäèóñà R ñ öåíòðîì â íà÷àëå
êîîðäèíàò) îíî îáðàùàëîñü áû â äàííóþ ôóíêöèþ óãëà θ, ò.å.
Ur=R = f (θ), 0 ≤ θ ≤ π.




                                 74