Persamaan Poisson. Fisika Komputasi. Irwan Ary Dharmawan

dokumen-dokumen yang mirip
MASALAH SYARAT BATAS (MSB)

BAB II KAJIAN TEORI. syarat batas, deret fourier, metode separasi variabel, deret taylor dan metode beda

Teori Relativitas. Mirza Satriawan. December 7, Fluida Ideal dalam Relativitas Khusus. M. Satriawan Teori Relativitas

Fisika Dasar. Pertemuan 11 Muatan & Gaya Elektrostatis

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

Dikumpulkan pada Hari Sabtu, tanggal 27 Februari 2016 Jam di N107, berupa copy file, bukan file asli.

Rangkuman Listrik Statis

PENYELESAIAN PERSAMAAN POISSON 2D DENGAN MENGGUNAKAN METODE GAUSS-SEIDEL DAN CONJUGATE GRADIENT

Penyelesaian Persamaan Poisson 2D dengan Menggunakan Metode Gauss-Seidel dan Conjugate Gradient

Bab 2. Landasan Teori. 2.1 Persamaan Air Dangkal (SWE)

BAB V PERAMBATAN GELOMBANG OPTIK PADA MEDIUM NONLINIER KERR

Soal-Jawab Fisika Teori OSN 2013 Bandung, 4 September 2013

LAMPIRAN I. Alfabet Yunani

ENERGI POTENSIAL. dapat dimunculkan dan diubah sepenuhnya menjadi tenaga kinetik. Tenaga

Bab II Konsep Dasar Metode Elemen Batas

1. (25 poin) Sebuah bola kecil bermassa m ditembakkan dari atas sebuah tembok dengan ketinggian H (jari-jari bola R jauh lebih kecil dibandingkan

Bab II Model Lapisan Fluida Viskos Tipis Akibat Gaya Gravitasi

FISIKA. Sesi DUA KEPING SEJAJAR DAN KAPASITOR A. DUA KEPING SEJAJAR

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Kuliah 07 Persamaan Diferensial Ordinari Problem Kondisi Batas (PDOPKB)

PELATIHAN OSN JAKARTA 2016 LISTRIK MAGNET (BAGIAN 1)

Pemodelan Matematika dan Metode Numerik

METODE GAUSS-SEIDEL PREKONDISI DENGAN MENGGUNAKAN EKSPANSI NEUMANN ABSTRACT

Metode Lattice-Boltzmann, Aplikasi pada Kasus Difusi Kalor. Abstract

DAFTAR SIMBOL. : permeabilitas magnetik. : suseptibilitas magnetik. : kecepatan cahaya dalam ruang hampa (m/s) : kecepatan cahaya dalam medium (m/s)

Metode Elemen Batas (MEB) untuk Model Konduksi-Konveksi dalam Media Anisotropik

K 1. h = 0,75 H. y x. O d K 2

PENDAHULUAN Anda harus dapat

BAB III : SISTEM PERSAMAAN LINIER

= = =

BINOVATIF LISTRIK DAN MAGNET. Hani Nurbiantoro Santosa, PhD.

Pertemuan Ke 2 SISTEM PERSAMAAN LINEAR (SPL) By SUTOYO,ST.,MT

BAB II LANDASAN TEORI. yang biasanya dinyatakan dalam bentuk sebagai berikut: =

BAB III. TEORI DASAR. benda adalah sebanding dengan massa kedua benda tersebut dan berbanding

Persamaan Difusi. Penurunan, Solusi Analitik, Solusi Numerik (Beda Hingga, RBF) M. Jamhuri. April 7, UIN Malang. M. Jamhuri Persamaan Difusi

Bab 2 TEORI DASAR. 2.1 Linearisasi Persamaan Air Dangkal

Perkuliahan PLPG Fisika tahun D.E Tarigan Drs MSi Jurusan Fisika FPMIPA UPI 1

1 Energi Potensial Listrik

APLIKASI METODE CELLULAR AUTOMATA UNTUK MENENTUKAN DISTRIBUSI TEMPERATUR KONDISI TUNAK

KALKULUS MULTIVARIABEL II

METODE BEDA HINGGA DALAM PENENTUAN DISTRIBUSI TEKANAN, ENTALPI DAN TEMPERATUR RESERVOIR PANAS BUMI FASA TUNGGAL

Bab 2 LANDASAN TEORI. 2.1 Penurunan Persamaan Air Dangkal

PDP linear orde 2 Agus Yodi Gunawan

Bab 4 DINDING SINUSOIDAL SEBAGAI REFLEKTOR GELOMBANG

BAB I BESARAN DAN SISTEM SATUAN

Metode Elemen Batas (MEB) untuk Model Perambatan Gelombang

9. Teori Aproksimasi

BAB III TEORI DASAR (3.1-1) dimana F : Gaya antara dua partikel bermassa m 1 dan m 2. r : jarak antara dua partikel

Sidang Tugas Akhir - Juli 2013

MOMENTUM - TUMBUKAN FISIKA DASAR (TEKNIK SISPIL) (+GRAVITASI) Mirza Satriawan. menu

Kestabilan Aliran Fluida Viskos Tipis pada Bidang Inklinasi

Simulasi Perpindahan Panas pada Lapisan Tengah Pelat Menggunakan Metode Elemen Hingga

1.1 MATRIKS DAN JENISNYA Matriks merupakan kumpulan bilangan yang berbentuk segi empat yang tersusun dalam baris dan kolom.

I. PENDAHULUAN. dan kotoran manusia atau kotoran binatang. Semua polutan tersebut masuk. ke dalam sungai dan langsung tercampur dengan air sungai.

Pertemuan 1 Sistem Persamaan Linier dan Matriks

KB 2. Nilai Energi Celah. Model ini menjelaskan tingkah laku elektron dalam sebuah energi potensial yang

BAB II KONSEP DASAR PERMODELAN RESERVOIR PANAS BUMI. Sistem hidrotermal magma terdiri dari dua bagian utama yaitu ruang magma dan

Muatan Listrik. Kelistrikan yang teramati dapat dipahami karena pada masing-masing benda yang berinteraksi mempunyai muatan listrik.

Bab 2. Landasan Teori. 2.1 Persamaan Air Dangkal Linier (Linier Shallow Water Equation)

Medan Listrik, Potensial Listik dan Kapasitansi. Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor

MATRIK DAN KOMPUTASI

INFORMASI PENTING. m e = 9, kg Besar muatan electron. Massa electron. e = 1, C Bilangan Avogadro

BAB I BESARAN DAN SATUAN

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Persoalan yang melibatkan model matematika sering kali muncul dalam

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

Simulasi Perambatan Tsunami menggunakan Persamaan Gelombang Air-Dangkal

SISTEM HUKUM KEKEKALAN LINEAR

ELEKTROMAGNETIKA TERAPAN

DAFTAR ISI. ABSTRAK... i. KATA PENGANTAR... ii. UCAPAN TERIMA KASIH... iii. DAFTAR ISI... v. DAFTAR GAMBAR... viii. DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG...

BAB II DASAR TEORI. 2.1 Persamaan Kontinuitas dan Persamaan Gerak

KAPASITOR dan SIFAT BAHAN DIELEKTRIK

iammovic.wordpress.com PEMBAHASAN SOAL ULANGAN AKHIR SEKOLAH SEMESTER 1 KELAS XII

PETA KONSEP ELEKTROSTATIS ENERGI KUAT MEDAN LISTRIK KEPING SEJAJAR HUKUM GAUSS POTENSIAL LISTRIK KAPASITOR POTENSIAL LISTRIK MEDAN LISTRIK DUA KEPING

ENERGI TOTAL KEADAAN DASAR ATOM BERILIUM DENGAN TEORI GANGGUAN

perpindahan, kita peroleh persamaan differensial berikut :

Bab 3 Fungsi Elementer

METODE ITERASI KSOR UNTUK MENYELESAIKAN SISTEM PERSAMAAN LINEAR ABSTRACT

PARTIKEL DALAM SUATU KOTAK SATU DIMENSI

Bab V Prosedur Numerik

BAB IV SIMULASI NUMERIK

, ω, L dan C adalah riil, tunjukkanlah

4.1 Sistem kuasi-linear hiperbolik. Sistem (hukum kekekalan) kuasi-linear mempunyai bentuk umum. t u + A α (u) xα u = b(u) (4.1.

Wardaya College SAINS - FISIKA. Summer Olympiad Camp Sains SMP

PAM 252 Metode Numerik Bab 3 Sistem Persamaan Linier

Metode Simpleks Diperbaiki (Revised Simplex Method) Materi Bahasan

Model Perpindahan dan Penyebaran Pollutan

Fungsi Analitik (Bagian Pertama)

BAB II LANDASAN TEORI

BAB II BUSUR API LISTRIK

Momen Inersia. distribusinya. momen inersia. (karena. pengaruh. pengaruh torsi)

Soal Ujian 2 Persamaan Differensial Parsial

Materi Listrik. LISTRIK STATIS Hukum Coulomb Medan Listrik Potensial Listrik Kapasitor Contoh Soal

BAB III LANDASAN TEORI

Bab 6 Konduktor dalam Medan Elektrostatik. 1. Pendahuluan

Simulasi Geometri Nanoserat Hasil Pemintalan Elektrik

Fisika EBTANAS Tahun 1996

Menganalisis rangkaian listrik. Mendeskripsikan konsep rangkaian listrik

Pemodelan Distribusi Suhu pada Tanur Carbolite STF 15/180/301 dengan Metode Elemen Hingga

Muatan Listrik, Hukum Coulomb

Distribusi Medan Akustik dalam Domain Interior dengan Metode Elemen Batas (Boundary Element Method)

Transkripsi:

(Pendahuluan) 1D untuk syarat batas Robin 2D dengan syarat batas Dirichlet Fisika Komputasi Jurusan Fisika Universitas Padjadjaran http://phys.unpad.ac.id/jurusan/staff/dharmawan email : dharmawan@phys.unpad.ac.id

(Pendahuluan) 1D untuk syarat batas Robin 2D dengan syarat batas Dirichlet 1 (Pendahuluan) 2 3 1D untuk syarat batas Robin 4 2D dengan syarat batas Dirichlet

(Pendahuluan) 1D untuk syarat batas Robin 2D dengan syarat batas Dirichlet Dalam pertemuan ini kita akan membahas untuk menyelesaikan persamaan Poisson di bawah ini 2 u(r) = v(r). (1) dengan u dan v(r) menyatakan potensial dan sumber. Dalam kasus Elektrostatik biasanya ditulis sebagai E = φ. (2) dengan E menyatakan medan listrik dan φ adalah medan potensialnya. Potensial itu sendiri memenuhi persamaan Poisson sebagai berikut 2 φ = ρ ǫ 0, (3) Dengan ρ(r) menyakan rapat massa dan ǫ 0 adalah permitivitas ruang hampa

(Pendahuluan) 1D untuk syarat batas Robin 2D dengan syarat batas Dirichlet Dalam kasus gravitasi Newtonian f dapat dinyatakan sebagai gaya akibat medan potensial φ f = φ. (4) Potensialnya sendiri memenuhi persamaan Poisson berikut 2 φ = 4π 2 G ρ, (5) ρ(r) menyatakan rapat massa dan G adalah konstanta Gravitasi.

(Pendahuluan) 1D untuk syarat batas Robin 2D dengan syarat batas Dirichlet Misalkan kita memiliki persamaan Poisson 1D d 2 u(x) dx 2 = v(x), (6) dengan x l x x h, syarat batas Dirichlet u(x l ) = u l dan u(x h ) = u h. Sebagai langkah awal kita bagi domain x l x x h ke dalam segmen yang serbasama x i = x l + i (x h x l ), (7) N + 1 Untuk i = 1, N, dan batas x l dan x h berada di titik i = 0 dan i = N + 1 berturut-turut.

(Pendahuluan) 1D untuk syarat batas Robin 2D dengan syarat batas Dirichlet Selanjutnya kita diskritisasi d 2 u/dx 2 pada titik-titik grid. Diskritisasi yang paling mudah dengan menggunakan d 2 u(x i ) dx 2 = u i 1 2 u i + u i+1 ( x) 2 + O( x) 2. (8) Persamaan (8) merupakan persamaan central difference orde 2. Persamaan (8) dapat ditulis kembali menjadi u i 1 2 u i + u i+1 = v i ( x) 2, (9) untuk i = 1, N dengan v i v(x i ), selanjutnya u 0 = u l dan u N+1 = u h, dengan v i menyatakan suku sumber yang telah didiskritisasi.

(Pendahuluan) 1D untuk syarat batas Robin 2D dengan syarat batas Dirichlet Jika u = (u 1, u 2,, u N ) adalah vektor dari nilai u dan w = [v 1 ( x) 2 u l, v 2 ( x) 2, v 3 ( x) 2,, v N 1 ( x) 2, v N ( x) 2 u h ] (10) merupakan vektor sumber. Maka diskritisasi persamaan menjadi Mu = w. (11)

(Pendahuluan) 1D untuk syarat batas Robin 2D dengan syarat batas Dirichlet Jika ditulis dalam bentuk matriks maka akan menjadi : M = 2 1 0 0 0 0 1 2 1 0 0 0 0 1 2 1 0 0 0 0 1 2 1 0 0 0 0 1 2 1 0 0 0 0 1 2 (12) Matriks M merupakan matriks tridiagonal. Untuk menyelesaikan persamaan (12) maka dapat digunakan persamaan berikut u = M 1 w, (13) Dengan M 1 menyatakan inverse matriks dari M. Persamaan (13) bisa diselesaikan menggunakan metoda iterasi untuk persamaan linier.

(Pendahuluan) 1D untuk syarat batas Robin 2D dengan syarat batas Dirichlet Pada slide sebelumnya kita membahas persamaan Poisson untuk syarat batas Dirichlet, lalu bagaimana jika kita menerapkan syarat batas Robin untuk kasus ini, misalkan pada x = x l, kemudian α l u(x) + β l du(x) dx = γ l, (14) α h u(x) + β h du(x) dx = γ h, (15) pada x = x h. Dengan α dan β merupakan konstanta, dan syarat batas di atas dikenal sebagai syarat batas Robin karena merupakan campuran antara syarata batas Dirichlet dan Neumann

(Pendahuluan) 1D untuk syarat batas Robin 2D dengan syarat batas Dirichlet Jika persamaan (14) dan (15) kita diskritisasi akan menghasilkan α l u 0 + β l u 1 u 0 x = γ l, (16) dan u N+1 u N α h u N+1 + β h = γ h, (17) x Ekspresi di atas dapat ditulis kembali menjadi u 0 = γ l x β l u 1 α l x β l, (18) u N+1 = γ h x + β h u N α h x + β h. (19)

(Pendahuluan) 1D untuk syarat batas Robin 2D dengan syarat batas Dirichlet Dengan menggunakan persamaan (8) dan (18), masalah dapat direduksi menjadi persamaan tridiagonal matriks Mu = w dengan elemen diagonal kiri, tengah dan kanan menggunakan elemen sebagai berikut : a i = 1 untuk i = 2, N kemudian β l b 1 = 2, (20) α l x β l dan b i = 2 untuk i = 2, N 1 dan β h b N = 2 +, (21) α h x + β h dan c i = 1 untuk i = 1, N 1. Sedangkan ruas kanan w 1 = v 1 ( x) 2 γ l x, (22) α l x β l dengan w i = v i ( x) 2 untuk i = 2, N 1. dan w N = v N ( x) 2 γ h x α h x + β h. (23)

(Pendahuluan) 1D untuk syarat batas Robin 2D dengan syarat batas Dirichlet Misalkan kita memiliki persamaan Poisson 2D 2 u(x, y) x 2 + 2 u(x, y) y 2 = v(x, y), (24) Dalam domain Ω = {(x, y) 0 x L,0 y H} dengan syarat batas Dirichlet sebagai berikut (x, 0) = 0, (0, y) = 0, (L, y) = 100 dan (x, H) = 0. Persamaan (24) dapat didiskritisasi dengan pendekatan central differences menjadi u i 1,j 2u i,j + u i+1,j ( x) 2 + u i,j 1 2u i,j + u i,j+1 ( y) 2 = v(x i, y j ) (25)

(Pendahuluan) 1D untuk syarat batas Robin 2D dengan syarat batas Dirichlet Untuk memudahkan persoalan kita set x = y sehingga persamaan (25) menjadi u i 1,j + u i+1,j + u i,j 1 + u i,j+1 4u i,j = x 2 v i,j (26) Pertanyaan kita selanjutnya adalah bagaiman kita membangun matriks dari persamaan (26)

(Pendahuluan) 1D untuk syarat batas Robin 2D dengan syarat batas Dirichlet Contoh : sebuah plat konduktor berukuran bujursangkar