ばね・質量・ダンパ系が y″ + 12y′ + 100y = 0 で表されます。y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 と比べて、減衰比 ζ を求めなさい。
解答つき微分方程式ワークシート
1.やさしい
y″ + 12y′ + 100y = 0
ζ =
2.やさしい
ばね・質量・ダンパ系が y″ + 8.4y′ + 36y = 0 で表されます。y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 と比べて、減衰比 ζ を求めなさい。
y″ + 8.4y′ + 36y = 0
ζ =
3.ふつう
80 °C のコーヒーを 19 °C の部屋に置いておきます。 29 分後の温度は 38 °C です。 温度はニュートンの冷却法則 dT/dt = −k·(T − Tₐ) に従います。 開始から 27 °C に達するまでの時間 t を求めなさい。
T0 = 80 °CTa = 19 °CT(29) = 38 °CT = 27 °C
t = min
4.ふつう
y(0) = 2、y′(0) = 1 として y″ + 6y′ + 9y = 0 を解きなさい。y(0.5) を求めなさい。
y″ + 6y′ + 9y = 0y(0) = 2y′(0) = 1
y(0.5) =
5.むずかしい
系が t ≥ 0 で y″ + 3y′ + 18.25y = 182.5 に従い、静止状態 y(0) = 0、y′(0) = 0 から始まります。ステップ応答のピーク値 ymax を求めなさい。
y″ + 3y′ + 18.25y = 182.5y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
6.むずかしい
系が t ≥ 0 で y″ + 3y′ + 6.25y = 31.25 に従い、静止状態 y(0) = 0、y′(0) = 0 から始まります。y(1) を求めなさい。角度はラジアンとします。
y″ + 3y′ + 6.25y = 31.25y(0) = 0y′(0) = 0
y(1) =
解答
- 1. ζ = 0.6
- 2. ζ = 0.7
- 3. t = 50.51 min
- 4. y(0.5) = 1.227
- 5. ymax = 13.08
- 6. y(1) = 4.703
ステップごとの詳しい解答:このトピックは examproblems.com で練習できます。