怎么描述柱坐標(biāo)體系下的熱傳導(dǎo)方程?對(duì)比高對(duì)稱性的球坐標(biāo)的熱傳導(dǎo)方程,柱坐標(biāo)下的熱傳導(dǎo)方程又會(huì)有什么樣的區(qū)別?如何利用貝塞爾函數(shù)描述傳熱系數(shù)極大情況下的柱坐標(biāo)的熱傳導(dǎo)方程?2月24日12時(shí),《張朝陽(yáng)的物理課》第一百二十五期開播,搜狐創(chuàng)始人、董事局主席兼CEO張朝陽(yáng)坐鎮(zhèn)搜狐視頻直播間,通過(guò)貝塞爾方程求解柱坐標(biāo)下的熱傳導(dǎo)方程,并成功得到其溫度分布。之后又通過(guò)傳熱系數(shù)極大等邊界條件,借助正交基的方法,解出了柱坐標(biāo)下的溫度分布方程。

張朝陽(yáng)先根據(jù)之前直播課程中已介紹過(guò)的三維球體熱傳導(dǎo)方程推導(dǎo)出了柱體的熱傳導(dǎo)方程。隨后,張朝陽(yáng)和求解球體熱傳導(dǎo)方程一樣使用分離變量的方法,極大地簡(jiǎn)化了方程,并猜測(cè)出柱體的熱傳導(dǎo)方程的解的形式是由一個(gè)e指數(shù)乘以一個(gè)貝塞爾函數(shù)。
接著,張朝陽(yáng)證明了貝塞爾方程的解永久滿足柱體中心的熱流為0的邊界條件,隨后又結(jié)合傳熱系數(shù)極大的情況牛頓冷卻定律,以及時(shí)間無(wú)限長(zhǎng)之后柱體溫度會(huì)趨近于外界溫度這兩個(gè)條件,求出了溫度分布函數(shù)中的常數(shù)項(xiàng),并使用貝塞爾函數(shù)等于0的解來(lái)表示溫度場(chǎng)分布。
最后,像上一節(jié)課中利用傅里葉級(jí)數(shù)的正交性求解球體熱傳導(dǎo)方程中的系數(shù)一樣,張朝陽(yáng)利用貝塞爾函數(shù)的正交性,求出了柱體的熱傳導(dǎo)方程中的非常數(shù)項(xiàng)系數(shù)。至此,張朝陽(yáng)得到了傳熱系數(shù)極大的柱體在恒溫環(huán)境下熱傳導(dǎo)方程的解的完整表達(dá)式。
截至目前,《張朝陽(yáng)的物理課》已直播一百余期,內(nèi)容豐富、覆蓋廣泛,理論公式由淺入深、繁簡(jiǎn)交融。從去年11月開啟第一節(jié)物理直播課,他先是從經(jīng)典物理學(xué)開始,科普了牛頓運(yùn)動(dòng)定律等;而后從經(jīng)典物理的“兩朵烏云”說(shuō)起,向近現(xiàn)代物理過(guò)渡,探討了黑體輻射理論中的維恩公式、普朗克公式等知識(shí)。
此后逐步進(jìn)入量子力學(xué)領(lǐng)域,從基礎(chǔ)的薛定諤方程等理論內(nèi)容,到氫原子波函數(shù),再到氣體定容比熱的溫度階梯,并順勢(shì)講解了熱力學(xué)定律。接著回到了經(jīng)典物理,推導(dǎo)出飛船運(yùn)行軌跡,估算太陽(yáng)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)以及中子星的自轉(zhuǎn)速度。
隨后講解了陀螺的進(jìn)動(dòng),還計(jì)算出月球的潮汐高度。緊接著開始介紹狹義相對(duì)論的四維語(yǔ)言,并逐步過(guò)渡到了電磁學(xué)。之后從阿基米德的浮力定律開始,講解流體力學(xué)最重要的NS方程,以及流體力學(xué)在生活中的應(yīng)用。最近又由熱傳導(dǎo)方程解釋了生活中熱量的傳遞。
《張朝陽(yáng)的物理課》的直播風(fēng)格獨(dú)樹一幟:以演算物理為特色,注重從日?,F(xiàn)象引入,通過(guò)一步一步詳盡計(jì)算和硬核推導(dǎo),理解自然界的基本規(guī)律。
據(jù)了解,《張朝陽(yáng)的物理課》于每周周五、周日中午12時(shí)在搜狐視頻直播,網(wǎng)友可以在搜狐視頻“關(guān)注流”中搜索“張朝陽(yáng)”,觀看直播及往期完整視頻回放;關(guān)注“張朝陽(yáng)的物理課”賬號(hào),查看課程中的“知識(shí)點(diǎn)”短視頻;此外,還可以在搜狐新聞APP的“搜狐科技”賬號(hào)上,閱覽每期物理課程的詳細(xì)文章。
除了《張朝陽(yáng)的物理課》外,在直播方面,搜狐視頻正持續(xù)打造知識(shí)直播平臺(tái),邀請(qǐng)各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域的頭部播主入駐,進(jìn)行科普知識(shí)直播。在“科學(xué)的浪漫”公開課中,清華大學(xué)化學(xué)博士、化學(xué)工程師、科普作家孫亞飛帶你探究“中國(guó)媒娥探測(cè)器的材料秘密”;中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心副研究員、中國(guó)科學(xué)院青年促進(jìn)會(huì)會(huì)員、國(guó)際天文學(xué)會(huì)會(huì)員陳江教會(huì)你“古人如何準(zhǔn)確測(cè)算重要節(jié)日時(shí)間”;天文科普播主、科學(xué)隊(duì)長(zhǎng)聯(lián)合創(chuàng)始人魏朝博講解“月球?qū)τ谌祟惖囊饬x”;北京師范大學(xué)系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院副教授、博士生導(dǎo)師崔曉華分享“天體運(yùn)動(dòng)如何變軌”……未來(lái)將有更多知識(shí)主播入駐搜狐視頻,一同玩轉(zhuǎn)科學(xué),探索不同領(lǐng)域。




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