Bestimme für die Gleichung y″ + 4y′ + 3y = 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″ + 4,8y′ + 16y = 0 beschrieben. Vergleiche es mit y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 und bestimme den Dämpfungsgrad ζ.
Eine Tasse Kaffee mit 85 °C steht in einem Raum mit 22 °C. Nach 10 min beträgt die Temperatur 53 °C. Sie folgt dem Newtonschen Abkühlungsgesetz dT/dt = −k·(T − Tₐ). Wie lange nach dem Start, t, dauert es, bis 66 °C erreicht sind?
Löse y″ + 5y′ + 4y = 0 mit y(0) = 4 und y′(0) = 2. Bestimme y(1,5).
Ein Behälter enthält 100 L Wasser, in dem 20 kg Salz gelöst sind. Salzlösung mit 0,05 kg Salz pro Liter fließt mit 20 L/min zu, und die gut durchmischte Lösung fließt mit derselben Rate ab. Nach wie vielen Minuten t enthält der Behälter 14 kg Salz?
Löse y″ + 3y′ + 6,25y = 0 mit y(0) = 3 und y′(0) = 0 (aus der Ruhe losgelassen). Bestimme y(0,25); Winkel im Bogenmaß.
Lösungsschlüssel
- 1. r = −1
- 2. ζ = 0,6
- 3. t = 5,062 min
- 4. y(1.5) = 1,334
- 5. t = 2,554 min
- 6. y(0.25) = 2,551
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