Bestimme für die Gleichung y″ + 5y′ + 4y = 0 die Wurzel r der charakteristischen Gleichung, die am nächsten bei null liegt. Sie bestimmt, wie langsam die Lösung abklingt.
Arbeitsblatt Differentialgleichungen mit Lösungen
Ein Feder-Masse-Dämpfer-System wird durch y″ + 1,5y′ + 9y = 0 beschrieben. Vergleiche es mit y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 und bestimme den Dämpfungsgrad ζ.
Löse y″ + 2y′ + y = 0 mit y(0) = 3 und y′(0) = -2. Bestimme y(0,5).
Ein geschmiedetes Stahlteil mit 360 °C kühlt in einer Werkstatt mit 28 °C ab. Nach 16 min beträgt die Temperatur 203 °C. Sie folgt dem Newtonschen Abkühlungsgesetz dT/dt = −k·(T − Tₐ). Bestimme die Konstante k in min⁻¹.
Löse y″ + 3y′ + 18,25y = 0 mit y(0) = 2 und y′(0) = 0 (aus der Ruhe losgelassen). Bestimme y(0,75); Winkel im Bogenmaß.
Ein System gehorcht y″ + 2y′ + 17y = 34 für t ≥ 0, ausgehend von der Ruhe: y(0) = 0, y′(0) = 0. Bestimme den Spitzenwert ymax seiner Sprungantwort.
Lösungsschlüssel
- 1. r = −1
- 2. ζ = 0,25
- 3. y(0.5) = 2,123
- 4. k = 0,04002 min⁻¹
- 5. y(0.75) = −0,6084
- 6. ymax = 2,912
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