المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
تأثير الأسرة والوراثة في الأخلاق
2024-10-28
تأثير العشرة في التحليلات المنطقيّة
2024-10-28
دور الأخلّاء في الروايات الإسلاميّة
2024-10-28
ترجمة ابن عبد الرحيم
2024-10-28
ترجمة محمد بن لب الأمي
2024-10-28
من نثر لسان الدين
2024-10-28

مراحل تنفيذ نظرية الفوضى الخلاقة- صراع العصبيات
1-7-2019
القرآن ينطق بعضه ببعض
14-06-2015
بنية الهالوجينات القلوية
12-6-2019
خطابة نادرة
25-3-2018
ما يكره اتيانه اثناء الصلاة
17-8-2017
حق الحائز في الحلول .
22-5-2016

Nonlinear Oscillator  
  
1108   04:21 مساءاً   date: 28-7-2016
Author : Sidney B. Cahn And Boris E. Nadgorny
Book or Source : A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS
Page and Part : part 1 , p 22


Read More
Date: 4-9-2016 1183
Date: 22-8-2016 1166
Date: 14-8-2016 1034

Nonlinear Oscillator

a) A nonlinear oscillator has a potential V(x) given by

with λ a small parameter. Find the solution of the equations of motion to first order in λ, assuming x = 0 at t = 0.

b) Comment on the temperature dependence of the thermal expansion coefficient, if the interaction of the atoms in a solid is described by V(x) from (a).

SOLUTION

a) The Lagrangian for the potential V(x) is

Therefore, the equation of motion for the nonlinear harmonic oscillator is

(1)

where is the principal frequency of a harmonic oscillator. We will look for a solution of the form

(2)

Where x(0) is a solution of a harmonic oscillator equation

(3)

Since we are looking only for the first order corrections, we do not have to consider a frequency shift in the principal frequency ω0. The solution of equation (3) with initial condition x(0) = 0 is x(0) = A sin ω0t. Substituting this into (1) and using (2), we obtain an equation for x(1) (leaving only the terms which are first order in λ).

(4)

or

(5)

The solution for x(1) is a sum of the solutions of the linear homogeneous and the linear inhomogeneous equations:

(6)

where is the inhomogeneous solution of the form

(7)

Substituting (6) and (7) into (5), we obtain 

So

(8)

Using the initial condition x(1)(0) = 0 we obtain C = -2A2/3ω20. The solution of the equation of motion (1) will be

(9)

where is A' defined from initial conditions.

b) The average of <x> over a period T = 2π/ω0 is certainly nonzero for a given amplitude of oscillation A. Inspection of (9) reveals that

(10)

To take into account the energy distribution of the amplitude, we have to calculate the thermodynamical average of <x> as a function of temperature

(11)

where τ is the temperature in energy units and is Boltzmann’s constant.

(12)

The amplitude of the oscillator as a function of energy is given by

(13)

Substituting (13) into (12) gives

(14)

This result can explain the nonzero thermal expansion coefficient of solids.




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.