ระบบมวล–สปริง–ตัวหน่วงถูกอธิบายด้วย y″ + 1.2y′ + 9y = 0 จงเทียบกับ y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 และหาอัตราส่วนการหน่วง ζ
ใบงาน สมการเชิงอนุพันธ์ พร้อมเฉลย
1.ง่าย
y″ + 1.2y′ + 9y = 0
ζ =
2.ง่าย
สำหรับสมการ y″ + 6y′ + 8y = 0 จงหารากของสมการลักษณะเฉพาะ r ที่ใกล้ศูนย์ที่สุด ซึ่งกำหนดว่าคำตอบหมดไปช้าเพียงใด
y″ + 6y′ + 8y = 0
r =
3.ปานกลาง
น้ำอัดลมหนึ่งกระป๋องอุณหภูมิ 4 °C ถูกนำออกจากตู้เย็นมาไว้ในห้องที่มีอุณหภูมิ 24 °C หลังผ่านไป 21 min อุณหภูมิเท่ากับ 19 °C เป็นไปตามกฎการเย็นตัวของนิวตัน dT/dt = −k·(T − Tₐ) จงหาค่าคงที่ k ในหน่วย min⁻¹
T0 = 4 °CTa = 24 °CT(21) = 19 °C
k = min⁻¹
4.ปานกลาง
จงแก้ y″ + 6y′ + 9y = 0 โดย y(0) = 3 และ y′(0) = 4 จงหา y(1)
y″ + 6y′ + 9y = 0y(0) = 3y′(0) = 4
y(1) =
5.ยาก
ระบบเป็นไปตาม y″ + 3y′ + 27.25y = 27.25 สำหรับ t ≥ 0 เริ่มจากหยุดนิ่ง: y(0) = 0, y′(0) = 0 จงหาค่ายอด ymax ของการตอบสนองต่อขั้น
y″ + 3y′ + 27.25y = 27.25y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
6.ยาก
ระบบเป็นไปตาม y″ + y′ + 4.25y = 21.25 สำหรับ t ≥ 0 เริ่มจากหยุดนิ่ง: y(0) = 0, y′(0) = 0 จงหาค่ายอด ymax ของการตอบสนองต่อขั้น
y″ + y′ + 4.25y = 21.25y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
เฉลย
- 1. ζ = 0.2
- 2. r = −2
- 3. k = 0.06601 min⁻¹
- 4. y(1) = 0.7966
- 5. ymax = 1.39
- 6. ymax = 7.28
เฉลยทีละขั้นตอนฉบับเต็ม: ฝึกหัวข้อนี้ได้ที่ examproblems.com