Ein Feder-Masse-Dämpfer-System wird durch y″ + 3y′ + 25y = 0 beschrieben. Vergleiche es mit y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 und bestimme den Dämpfungsgrad ζ.
Arbeitsblatt Differentialgleichungen mit Lösungen
Eine Größe nimmt nach dy/dt = −k·y mit k > 0 ab. Sie beträgt 100 bei t = 0 und 85 bei t = 12 h. Bestimme die Geschwindigkeitskonstante k in h⁻¹.
Löse y″ + 8y′ + 16y = 0 mit y(0) = 3 und y′(0) = -1. Bestimme y(1).
Eine Tasse Kaffee mit 82 °C steht in einem Raum mit 24 °C. Nach 13 min beträgt die Temperatur 51 °C. Sie folgt dem Newtonschen Abkühlungsgesetz dT/dt = −k·(T − Tₐ). Bestimme die Konstante k in min⁻¹.
Ein Behälter enthält 400 L Wasser, in dem 20 kg Salz gelöst sind. Salzlösung mit 0,1 kg Salz pro Liter fließt mit 4 L/min zu, und die gut durchmischte Lösung fließt mit derselben Rate ab. Wie viel Salz m ist nach 105 min im Behälter?
Löse das Anfangswertproblem y′ + 2y/x = 1 für x > 0 mit y(1) = −3. Bestimme y(3).
Lösungsschlüssel
- 1. ζ = 0,3
- 2. k = 0,01354 h⁻¹
- 3. y(1) = 0,2564
- 4. k = 0,05882 min⁻¹
- 5. m = 33 kg
- 6. y(3) = 0,6296
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