Ein Feder-Masse-Dämpfer-System wird durch y″ + 0,6y′ + 9y = 0 beschrieben. Vergleiche es mit y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 und bestimme den Dämpfungsgrad ζ.
Arbeitsblatt Differentialgleichungen mit Lösungen
1.Leicht
y″ + 0,6y′ + 9y = 0
ζ =
2.Leicht
Eine Größe wächst nach dy/dt = k·y mit k > 0. Sie beträgt 250 bei t = 0 und 925 bei t = 10 h. Bestimme die Geschwindigkeitskonstante k in h⁻¹.
y(0) = 250y(10) = 925
k = h⁻¹
3.Mittel
Löse y″ + 8y′ + 16y = 0 mit y(0) = 2 und y′(0) = 4. Bestimme y(0,5).
y″ + 8y′ + 16y = 0y(0) = 2y′(0) = 4
y(0.5) =
4.Mittel
Ein geschmiedetes Stahlteil mit 440 °C kühlt in einer Werkstatt mit 30 °C ab. Nach 40 min beträgt die Temperatur 85 °C. Sie folgt dem Newtonschen Abkühlungsgesetz dT/dt = −k·(T − Tₐ). Bestimme die Konstante k in min⁻¹.
T0 = 440 °CTa = 30 °CT(40) = 85 °C
k = min⁻¹
5.Schwer
Löse y″ + 4y′ + 8y = 0 mit y(0) = 10 und y′(0) = 0 (aus der Ruhe losgelassen). Bestimme y(0,25); Winkel im Bogenmaß.
y″ + 4y′ + 8y = 0y(0) = 10y′(0) = 0
y(0.25) =
6.Schwer
Löse das Anfangswertproblem y′ + 2y/x = 2x2 für x > 0 mit y(1) = 4. Bestimme y(2).
y′ + 2y/x = 2x2y(1) = 4
y(2) =
Lösungsschlüssel
- 1. ζ = 0,1
- 2. k = 0,1308 h⁻¹
- 3. y(0.5) = 1,083
- 4. k = 0,05022 min⁻¹
- 5. y(0.25) = 8,231
- 6. y(2) = 4,1
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