Ein Feder-Masse-Dämpfer-System wird durch y″ + 1,6y′ + 16y = 0 beschrieben. Vergleiche es mit y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 und bestimme den Dämpfungsgrad ζ.
Arbeitsblatt Differentialgleichungen mit Lösungen
1.Leicht
y″ + 1,6y′ + 16y = 0
ζ =
2.Leicht
Eine Größe wächst nach dy/dt = k·y mit k > 0. Sie beträgt 80 bei t = 0 und 168 bei t = 10 h. Bestimme die Geschwindigkeitskonstante k in h⁻¹.
y(0) = 80y(10) = 168
k = h⁻¹
3.Mittel
Löse y″ + 5y′ + 6y = 0 mit y(0) = 5 und y′(0) = -2. Bestimme y(1).
y″ + 5y′ + 6y = 0y(0) = 5y′(0) = -2
y(1) =
4.Mittel
Eine Getränkedose mit 4 °C wird aus dem Kühlschrank in einen Raum mit 29 °C gebracht. Nach 17 min beträgt die Temperatur 14 °C. Sie folgt dem Newtonschen Abkühlungsgesetz dT/dt = −k·(T − Tₐ). Bestimme die Konstante k in min⁻¹.
T0 = 4 °CTa = 29 °CT(17) = 14 °C
k = min⁻¹
5.Schwer
Löse y′ + y = 6e−0,5t mit y(0) = 0. Bestimme y(2).
y′ + y = 6e−0,5ty(0) = 0
y(2) =
6.Schwer
Ein System gehorcht y″ + 4y′ + 8y = 8 für t ≥ 0, ausgehend von der Ruhe: y(0) = 0, y′(0) = 0. Bestimme y(0,75); Winkel im Bogenmaß.
y″ + 4y′ + 8y = 8y(0) = 0y′(0) = 0
y(0.75) =
Lösungsschlüssel
- 1. ζ = 0,2
- 2. k = 0,07419 h⁻¹
- 3. y(1) = 1,361
- 4. k = 0,03005 min⁻¹
- 5. y(2) = 2,791
- 6. y(0.75) = 0,7616
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