ระบบมวล–สปริง–ตัวหน่วงถูกอธิบายด้วย y″ + 4y′ + 64y = 0 จงเทียบกับ y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 และหาอัตราส่วนการหน่วง ζ
ใบงาน สมการเชิงอนุพันธ์ พร้อมเฉลย
1.ง่าย
y″ + 4y′ + 64y = 0
ζ =
2.ง่าย
ระบบมวล–สปริง–ตัวหน่วงถูกอธิบายด้วย y″ + 3.2y′ + 16y = 0 จงเทียบกับ y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 และหาอัตราส่วนการหน่วง ζ
y″ + 3.2y′ + 16y = 0
ζ =
3.ปานกลาง
ชิ้นส่วนเหล็กหลอมอุณหภูมิ 440 °C ถูกวางทิ้งไว้ให้เย็นลงในโรงงานที่มีอุณหภูมิ 30 °C หลังผ่านไป 56 min อุณหภูมิเท่ากับ 55 °C เป็นไปตามกฎการเย็นตัวของนิวตัน dT/dt = −k·(T − Tₐ) หลังจากเริ่มต้นนานเท่าใด t จึงจะถึง 45 °C
T0 = 440 °CTa = 30 °CT(56) = 55 °CT = 45 °C
t = min
4.ปานกลาง
จงแก้ y″ + 8y′ + 16y = 0 โดย y(0) = 3 และ y′(0) = 2 จงหา y(1)
y″ + 8y′ + 16y = 0y(0) = 3y′(0) = 2
y(1) =
5.ยาก
ระบบเป็นไปตาม y″ + 2y′ + 5y = 10 สำหรับ t ≥ 0 เริ่มจากหยุดนิ่ง: y(0) = 0, y′(0) = 0 จงหาค่ายอด ymax ของการตอบสนองต่อขั้น
y″ + 2y′ + 5y = 10y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
6.ยาก
ระบบเป็นไปตาม y″ + y′ + 25.25y = 126.3 สำหรับ t ≥ 0 เริ่มจากหยุดนิ่ง: y(0) = 0, y′(0) = 0 จงหาค่ายอด ymax ของการตอบสนองต่อขั้น
y″ + y′ + 25.25y = 126.3y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
เฉลย
- 1. ζ = 0.25
- 2. ζ = 0.4
- 3. t = 66.23 min
- 4. y(1) = 0.3114
- 5. ymax = 2.416
- 6. ymax = 8.652
เฉลยทีละขั้นตอนฉบับเต็ม: ฝึกหัวข้อนี้ได้ที่ examproblems.com