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魑魅小神

金虫 (正式写手)

[交流] 【求助】请教个Rubinstein书中第八章关于半柔性链模式的问题 已有2人参与

在Rubinsein的polymer physics第八章非缠结聚合物运动学中,第六节半柔性链模式有这样一段话
”因为梁或棒是固体,具有弯曲的自然模式,弯曲的波长使梁的末端处于静态,第一模式的波长为λ=2L(梁的长度是L),第二模式波长为λ=L,第三模式为λ=2L/3,第四模式为λ=2L/4。在这些波长上,梁可以形成自发热致振动模式。“见图2
其中的第一模式,第二、三、四模式是什么意思?还有为什么在这些波长上,梁可以形成自发热致振动模式?
长度为L的刚性棒的第四振动模式如图1所示,在这个图中为什么纵向振幅hx和横向振幅hy会有这样的关系(如图1)?
谢谢大家了,帮帮忙啊
图1
图2
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魑魅小神

金虫 (正式写手)

咋没人回啊?要是能正确解答了,金币全部奉送
2楼2010-05-15 13:01:50
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mgtswtzc

金虫 (小有名气)

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小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖交流
jason168(金币+30):楼主感谢应助 2010-05-16 22:47:51
第一、二、三、四模式的产生本质上是形成了驻波(standing wave),因为驻波是一种稳定状态,能量只能在波节与波腹间来回运行,对于两端固定的情况而言,其稳定状态就是驻波,例如拉小提琴时,拨动两端固定张紧的弦,使波经两固定端反射可干涉产生驻波,弦的两固定端必为节点。而形成驻波的条件是当弦长接近1/2波长的整数倍,故有所谓的第一,二,三,四模式,当然还会有更多,只要满足驻波形成的条件即可。
所谓热振动,个人认为可以类比晶格中原子的振动模式。对于一个晶胞中位于上下底面的原子而言,由于热扰动的存在引起热密度涨落,进一步导致局域的晶格振动,其最终形式就是形成驻波,Rayleigh跟Jeans最先根据热振动导致晶格间存在驻波这一假设,导出了著名的Rayleigh-Jeans curve,但不幸的是引发了紫外灾难(UV disaster),导致量子力学的诞生(具体可参见Stephen Gasiorowicz的Quantum Physics)。但至少从中我们可以看出,对于固定端点的行波而言,驻波是其稳定形式,这是波动理论中的一条结论,无论对于宏观振动还是微观振动而言都是成立的,因为宏观状态是大量微观状态的统计平均。
3楼2010-05-15 17:56:05
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魑魅小神

金虫 (正式写手)

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Originally posted by mgtswtzc at 2010-05-15 17:56:05:
第一、二、三、四模式的产生本质上是形成了驻波(standing wave),因为驻波是一种稳定状态,能量只能在波节与波腹间来回运行,对于两端固定的情况而言,其稳定状态就是驻波,例如拉小提琴时,拨动两端固定张紧的 ...

驻波的解释应该是对的,考虑高分子链中的一个链段,两端可以被认为是固定的,当有热扰动时,产生驻波。你也提到了能量只能在波节与波腹之间来回传播,假如不考虑摩擦损耗,那么也就是说两个节点间热扰动的能量将全部转化为其势能和动能,产生热致振动。考虑到摩擦损耗,一部分能量转化成热能耗散掉。
等等给你转金啊
4楼2010-05-15 21:52:55
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魑魅小神

金虫 (正式写手)

怎么给你金币?
5楼2010-05-15 21:55:22
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mgtswtzc

金虫 (小有名气)


小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖交流
引用回帖:
Originally posted by 魑魅小神 at 2010-05-15 21:55:22:
怎么给你金币?

PM版主吧,让版主帮着转,这样比较稳妥点
嘻嘻,要发达了~~
6楼2010-05-16 06:44:32
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魑魅小神

金虫 (正式写手)

引用回帖:
Originally posted by mgtswtzc at 2010-05-16 06:44:32:



PM版主吧,让版主帮着转,这样比较稳妥点
嘻嘻,要发达了~~

但是那个图1里hx和hy的关系,是怎么出来的?从图2可以得到hy*hy=hx*(L-hx),图1中的hy*hy=hx*λ/4怎么得到的?
7楼2010-05-16 09:39:01
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mgtswtzc

金虫 (小有名气)


小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖交流
hy*hy=hx*λ/4怎么得到的?在左右两个三角形里,都有θ,利用tanθ=tanθ就有hy*hy=hx*λ/4
我不知道你想问的是不是这个。。。
8楼2010-05-16 18:29:20
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魑魅小神

金虫 (正式写手)

引用回帖:
Originally posted by mgtswtzc at 2010-05-16 18:29:20:
hy*hy=hx*λ/4怎么得到的?在左右两个三角形里,都有θ,利用tanθ=tanθ就有hy*hy=hx*λ/4
我不知道你想问的是不是这个。。。

嗯,是啊...为什么hx是那一段啊?不过从图2可以得到hy*hy≈hx*L
9楼2010-05-16 22:18:34
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