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1.3 Remarques

  1. Les $ \alpha _{\overrightarrow{n}} $ sont tous positifs, toutes les exponentielles sont donc décroissantes
    $ \rightarrow $ problème bien posé: pas d'amplification exponentielle d'une incertitude sur les C.I. (du type ``effet papillon'')
  2. % latex2html id marker 15002
$ \alpha _{1,1,1}=\alpha _{min}<\alpha _{autres} $: il y a un trou entre la valeur la plus basse de $ \alpha $ et la suivante (spectre discret). Ceci vient de ce que $ L $ est fini. Grâce à quoi, si on attend suffisament longtemps, est sûr de la forme spatiale de la distribution de température:

    % latex2html id marker 15008
$\displaystyle \psi \rightarrow c_{1,1,1}\psi _{1,1...
...{2,1,1}-\alpha _{1,1,1}\right) t}\qquad \mathrm{lorsque}\, t\rightarrow \infty $

    et ce, indépendamment de la condition initiale $ \psi _{0} $ (qui ne détermine que $ c_{1,1,1} $)
  3. Si au lieu de se donner la température au bord, on fixe le flux de chaleur dans la direction normale au bord $ \overrightarrow{J}.\overrightarrow{1_{n}}=-K\partial _{n}T $, il faut alors trouver une autre solution particulière $ T_{NH}(x,y,z,t) $. On définira ensuite $ \psi =T-T_{NH} $ qui sera solution de la même équation avec:

    % latex2html id marker 15020
$\displaystyle \left\{ \begin{array}{cc}
\psi (t=0)...
...mog}\grave{\mathrm{e}}\mathrm{ne}) & \mathrm{C}.\mathrm{B}.
\end{array}\right. $

    % latex2html id marker 15022
$ \rightarrow \, \psi _{\overrightarrow{n}}(x,y,z,t...
...pha _{\overrightarrow{n}}t}\cos (k_{n_{x}}x)\cos (k_{n_{y}}y)\cos (k_{n_{z}}z) $ avec $ \alpha _{\overrightarrow{n}} $ défini comme précédemment.
    Exemple concret: dans le problème précédant d'une température initiale uniforme, on a $ \overrightarrow{J}.\overrightarrow{1_{n}}=\infty $ en $ t=0 $. Ceci est irréaliste: un bain thermique ne peut extraire plus qu'un certain flux de chaleur maximum $ j_{M} $. Dans ce cas, on aura

    $\displaystyle T_{NH}(x,y,z,t)=T_{0}+j_{M}\left[ x(L-x)+y(L-y)+z(L-z)-6Dt\right] $

    du moins au début, tant que $ t<\frac{T_{0}-T_{B}}{6Dj_{M}} $
  4. Si on prolonge $ t $ en une variable complexe, que l'on pose $ t=-it' $ et que l'on s'intéresse à des valeurs réelles de $ t' $ (rotation de Wick), l'équation de la chaleur devient l'équation de Schroedinger pour une particule libre dans un cube:

    % latex2html id marker 15042
$\displaystyle i\hbar \partial _{t'}\psi -\frac{\hbar ^{2}}{2m}\Delta \psi =0\, \, \, \leftrightarrow \, \, \, D=\frac{\hbar }{2mi}$

    avec des oscillations temporelles (non amorties à la limite où $ t' $ est exactement réel)

    % latex2html id marker 15046
$\displaystyle e^{-\alpha _{\overrightarrow{n}}t}\, \rightarrow \, e^{i\omega _{\overrightarrow{n}}t'}$

    % latex2html id marker 15048
$\displaystyle \mathrm{avec}\quad \omega _{\overrig...
...c{\hbar }{2m}\frac{\pi ^{2}}{L^{2}}\left( n^{2}_{x}+n^{2}_{y}+n^{2}_{z}\right) $

  5. L'équation d'onde

    $\displaystyle \partial _{t}^{2}\psi -c^{2}\Delta \psi =0,$

    dans laquelle $ c $ est une vitesse de propagation (p.ex. du son), possède des solutions similaires, simplement :

    % latex2html id marker 15054
$\displaystyle e^{-\alpha _{\overrightarrow{n}}t}\,...
...s (\omega _{\overrightarrow{n}}t)+\tau _{1}\sin (\omega _{\overrightarrow{n}}t)$

    avec $ \omega ^{2}_{\overrightarrow{n}}=c^{2}\overrightarrow{k}^{2}_{\overrightarrow{n_{\alpha }}} $ déterminant les fréquences de résonnances dans une pièce cubique où $ c $ est la vitesse du son dans l'air.


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2000-10-06