Un sistema masa–resorte–amortiguador se describe con y″ + 6y′ + 36y = 0. Compáralo con y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 y halla el factor de amortiguamiento ζ.
Hoja de ejercicios de Ecuaciones diferenciales con soluciones
1.Fácil
y″ + 6y′ + 36y = 0
ζ =
2.Fácil
Para la ecuación y″ + 5y′ + 6y = 0, halla la raíz r de la ecuación característica más cercana a cero. Determina con qué lentitud se extingue la solución.
y″ + 5y′ + 6y = 0
r =
3.Media
Una taza de café a 92 °C se deja en una habitación a 18 °C. Sigue la ley de enfriamiento de Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Con k = 0,09 min⁻¹, halla su temperatura T al cabo de 6 min.
T0 = 92 °CTa = 18 °Ck = 0,09 min⁻¹t = 6 min
T = °C
4.Media
Resuelve y″ + 6y′ + 8y = 0 con y(0) = 2 e y′(0) = 1. Halla y(1).
y″ + 6y′ + 8y = 0y(0) = 2y′(0) = 1
y(1) =
5.Difícil
Un sistema obedece y″ + y′ + 4,25y = 21,25 para t ≥ 0, partiendo del reposo: y(0) = 0, y′(0) = 0. Halla el valor máximo ymax de su respuesta al escalón.
y″ + y′ + 4,25y = 21,25y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
6.Difícil
Resuelve el problema de valor inicial y′ + y/x = 5 para x > 0, con y(1) = −2. Halla y(3).
y′ + y/x = 5y(1) = −2
y(3) =
Soluciones
- 1. ζ = 0,5
- 2. r = −2
- 3. T = 61,12 °C
- 4. y(1) = 0,5632
- 5. ymax = 7,28
- 6. y(3) = 6
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