放射性トレーサーの半減期は 14 日です。試料には最初 100 mg 含まれています。崩壊は dm/dt = −k·m に従います。3 日後に残っている量 m 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
m0 = 100 mgt½ = 14 dt = 3 d
m = mg
2.やさしい
放射性トレーサーの半減期は 20 日です。試料には最初 50 mg 含まれています。崩壊は dm/dt = −k·m に従います。76 日後に残っている量 m を求めなさい。
m0 = 50 mgt½ = 20 dt = 76 d
m = mg
3.ふつう
480 °C の鍛造鋼部品を 22 °C の作業場に置いて冷まします。 55 分後の温度は 174 °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 75 °C に達するまでの時間 t を求めなさい。
T0 = 480 °CTa = 22 °CT(55) = 174 °CT = 75 °C
t = min
4.ふつう
480 °C の鍛造鋼部品を 26 °C の作業場に置いて冷まします。 49 分後の温度は 90 °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 64 °C に達するまでの時間 t を求めなさい。
T0 = 480 °CTa = 26 °CT(49) = 90 °CT = 64 °C
t = min
5.むずかしい
y(0) = 2、y′(0) = 0(静止状態から放す)として y″ + 4y′ + 29y = 0 を解きなさい。y(0.25) を求めなさい。角度はラジアンとします。
y″ + 4y′ + 29y = 0y(0) = 2y′(0) = 0
y(0.25) =
6.むずかしい
タンクに純水が 500 L 入っています。 1 L あたり 0.05 kg の塩を含む塩水が 4 L/min で流入し、よく混ざった溶液が同じ流量で流出します。 120 分後にタンク内にある塩の量 m を求めなさい。
V = 500 Lm0 = 0 kgc = 0.05 kg/Lr = 4 L/min
m = kg
解答
- 1. m = 86.2 mg
- 2. m = 3.59 mg
- 3. t = 107.5 min
- 4. t = 62.04 min
- 5. y(0.25) = 0.843
- 6. m = 15.43 kg
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