[Natuurkunde] Exponentiële afname

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

[Natuurkunde] Exponenti

Wanneer een voorwerp afkoelt kun je vaak het temperatuurverloop berekenen door aan te nemen dat het verschil in temperatuur tussen voorwerp en omgeving exponentieel daalt.

Gegevens:

:?: omgevingstemperatuur is 20 graden

:shock: op tijdstip t = 4 (4 min) is de temperatuur van het object 70 graden

:oops: op tijdstip t = 6 (6 min) is de temperatuur van het object 68 graden

Nu is mijn vraag hoe je aan de hand van deze gegevens een bijpassende EXPONENTIËLE FUNCTIE kan bedenken, zodat ik de temperatuur op t = 0 kan bepalen.

Alvast bedankt ;)

Gebruikersavatar
Berichten: 7.224

Re: [Natuurkunde] Exponenti

een exponentieel dalende functie is deze in de vorm van:

f(t) = A e-Bt

waarbij A en B constanten zijin en t de tijd.

vul nu beide waarden in die zijn gegeven. Je hebt nu twee vergelijkingen met twee onbekenden (A en B). Los deze op en je hebt je vergelijking.

Op t = 0 is de e-macht 1, waardoor de beginwaarde A is. (en dit is het temperatuursverschil).
If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.-- Isaac Newton

Gebruikersavatar
Berichten: 3.437

Re: [Natuurkunde] Exponenti

Exponentiele functie: T(t) = A * exp[- c * t]

hierin zijn T(t) de temperatuur op tijdstip t en A en c een constante.

Je hebt 2 datapunten en 2 onbekenden. Eenvoudig op te lossen dus...

Edit: Grrrrrr...... Bart was me voor! :shock:
Never underestimate the predictability of stupidity...

Re: [Natuurkunde] Exponenti

Bart schreef:een exponentieel dalende functie is deze in de vorm van:

f(t) = A e-Bt

waarbij A en B constanten zijin en t de tijd.

vul nu beide waarden in die zijn gegeven. Je hebt nu twee vergelijkingen met twee onbekenden (A en B). Los deze op en je hebt je vergelijking.

Op t = 0 is de e-macht 1, waardoor de beginwaarde A is. (en dit is het temperatuursverschil).
leg eens iets duidelijker uit en heozo gebruik je een e, en waarom niet gewoon een normale macht van X????

xx rick

Gebruikersavatar
Berichten: 3.437

Re: [Natuurkunde] Exponenti

Er wordt om een
EXPONENTIËLE FUNCTIE
gevraagd. Dus krijg je een e-macht...
Never underestimate the predictability of stupidity...

Berichten: 704

Re: [Natuurkunde] Exponenti

zulk soort vragen kun je wel een differentiaalvergelijking opstellen en die oplossen.

Berichten: 718

Re: [Natuurkunde] Exponenti

Anonymous schreef:
Bart schreef:een exponentieel dalende functie is deze in de vorm van:

f(t) = A e-Bt

waarbij A en B constanten zijin en t de tijd.

vul nu beide waarden in die zijn gegeven. Je hebt nu twee vergelijkingen met twee onbekenden (A en B). Los deze op en je hebt je vergelijking.

Op t = 0 is de e-macht 1, waardoor de beginwaarde A is. (en dit is het temperatuursverschil).
leg eens iets duidelijker uit en heozo gebruik je een e, en waarom niet gewoon een normale macht van X????

xx rick
In dit geval mag je ook een macht van 10 nemen (je krijgt dan alleen andere constanten). Overigens kloppen de opgegeven formules niet. De juiste formule is van de vorm: T=A10-Bt+20. De temperatuur van het voorwerp moet immers asymptotisch naar 20 graden gaan (de omgevingstemperatuur).

Berichten: 718

Re: [Natuurkunde] Exponenti

Oplossen doe je nu als volgt:

T=A10-Bt+20 en dus voor t=4 en t=6:

A10-B4=70-20

A10-B6=68-20

Door ze op elkaar te delen valt de constante A eruit en kun je B vinden. Vervolgens kun je met de gevonden waarde van B de juiste waarde van A vinden (invullen in een van de vergelijkingen)

Berichten: 704

Re: [Natuurkunde] Exponenti

klopt want als je differentiaalvergelijking opstelt moet je wel bedenken dat het een begrensde groei is.

Re: [Natuurkunde] Exponenti

Bert schreef:Oplossen doe je nu als volgt:

T=A10-Bt+20 en dus voor t=4 en t=6:

A10-B4=70-20

A10-B6=68-20

Door ze op elkaar te delen valt de constante A eruit en kun je B vinden. Vervolgens kun je met de gevonden waarde van B de juiste waarde van A vinden (invullen in een van de vergelijkingen)
Je spreekt over delen, dien je dan de volgende deling toe te passen:

:shock: A10-B4 / A10-B6

Of dien je ook die 70-20 en 68-20 hierbij te betrekken?

Berichten: 718

Re: [Natuurkunde] Exponenti

Basje schreef:
Bert schreef:Oplossen doe je nu als volgt:

T=A10-Bt+20 en dus voor t=4 en t=6:

A10-B4=70-20

A10-B6=68-20

Door ze op elkaar te delen valt de constante A eruit en kun je B vinden. Vervolgens kun je met de gevonden waarde van B de juiste waarde van A vinden (invullen in een van de vergelijkingen)
Je spreekt over delen, dien je dan de volgende deling toe te passen:

:shock: A10-B4 / A10-B6

Of dien je ook die 70-20 en 68-20 hierbij te betrekken?
Ja je moet schrijven:

A10-B4 / A10-B6=(70-20)/(68-20)

De eerste term kun je dan vereenvoudigen tot 10B2 zodat B=log((70-20)/(68-20))/2

Re: [Natuurkunde] Exponenti

Ja je moet schrijven:

A10-B4 / A10-B6=(70-20)/(68-20)

De eerste term kun je dan vereenvoudigen tot 10B2 zodat B=log((70-20)/(68-20))/2


Is de eerste term niet te vereenvoudigen tot 10-B2 of zie ik dat verkeerd dat ik denk dat B negatief moet zijn? :shock:

Berichten: 718

Re: [Natuurkunde] Exponenti

Anonymous schreef:
Ja je moet schrijven:

A10-B4 / A10-B6=(70-20)/(68-20)

De eerste term kun je dan vereenvoudigen tot 10B2 zodat B=log((70-20)/(68-20))/2


Is de eerste term niet te vereenvoudigen tot 10-B2 of zie ik dat verkeerd dat ik denk dat B negatief moet zijn? :shock:


Nee B is in dit geval positief (het minteken staat al in de exponent).

Berichten: 718

Re: [Natuurkunde] Exponenti

Overigens is de vraag nog wel eenvoudiger te beantwoorden (zonder logaritmes). In 2 minuten is de temperatuur 2 graden gedaald van 70 naar 68 graden. Het temperatuurverschil (met de omgeving) neemt dus met een factor 48/50 af.

Omdat het een exponentiele afname is geldt die factor niet alleen tussen 4 en 6 minuten maar ook tussen 0 en 2 minuten en tussen 2 en 4 minuten. Bijgevolg was het temperatuurverschil op tijdstip 0 een factor (50/48)2 hoger dan op het tijdstip 4.

De starttemperatuur op tijdstip 0 was dus: (50/48)2*(70-20)+20

Gebruikersavatar
Berichten: 5.679

Re: [Natuurkunde] Exponenti

leg eens iets duidelijker uit en heozo gebruik je een e, en waarom niet gewoon een normale macht van X????
Let op het verschil:

exponentiële functie = ietsx

machtsfunctie = xiets

En omdat je ietsx altijd kunt schrijven als eiets anders · x gebruik je voor exponentiële functies meestal een e-macht.
In theory, there's no difference between theory and practice. In practice, there is.

Reageer