Differentiaalvergelijkingsopgave

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Reageer

Differentiaalvergelijkingsopgave

Massa steen m = 850 gram

valversnelling g =-9,81 m/s^2

k = 0,1(evenredigheidsconstante)

Nu geldt:

DifferentiaalVergelijking: m*g-k*v=m*(dv/dt).

Bereken m.b.v. maple de oplossing van deze differentiaalvergelijking.

En bereken de snelheid die de steen na lange tijd zal bereiken---> antwoord is -83,3 m/s.

Ik heb het volgende gedaan in maple:

DV:=diff(v(t),t)*m=m*g-k*v(t);

/d \

DV := |-- v(t)| m = m g - k v(t)

\dt /

> oplossing:=dsolve(DV);

m g k t

oplossing := v(t) = --- + exp(- ---) _C1

k m

> subs(m=850,k=0.1,g=-9.8,oplossing);

v(t) = -83300. + exp(-.0001176470588 t) _C1

Hoe kan hier het antwoord -83,3 m/s op volgen? Wat heb ik fout gedaan?

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: Differentiaalvergelijkingsopgave

Je hebt de massa ingevuld in gram in plaats van kilogram.
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -

Re: Differentiaalvergelijkingsopgave

Oke maar hoe weet ik dat 83,3 het juiste antwoord is en niet exp(-.0001176470588 t) _C1?

Want de snelheid is toch niet: m*g want DAT is gelijk aan Fz(Fz=m*g)!

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: Differentiaalvergelijkingsopgave

Je moet eerst de bewegingvergelijking oplossen met de goede eenheden: kg en geen g. Als je dat gedaan hebt, heb je een uitdrukking voor v(t): de snelheid als functie van de tijd.

Nu wil je de snelheid weten die de massa op den duur heeft. Dat betekent, bereken v voor zeer grote t. Wiskundig wil je dus
\(\lim_{t\to\infty}v(t)\)
berekenen. De e-macht gaat naar nul, dus wat overblijft is 83.3.

Je kunt zelfs de limiet berekenen met de Maple, maar dat is een beetje overkill.
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: Differentiaalvergelijkingsopgave

Als je wilt, kun je dit ook heel gemakkelijk met de hand doen.

Eerst de homogene diff. vg. oplossen:
\(m\frac{dv(t)}{dt}+k\cdotv(t)=0\)
Stel voor
\(v(t)=Ae^{\lambda t}\)
dan
\(m\lambda+k=0\Leftrightarrow \lambda=-k/m\)
dus
\(v(t)=Ae^{-\frac{k}{m}t}\)
Nu nog de particuliere oplossing, die aan de inhomogene vgl. voldoet.

We zien direct dat de constante
\(v(t)=\frac{mg}{k}\)
voldoet. Dus de totale oplossing wordt
\(v(t)=Ae^{-\frac{k}{m}t}+\frac{mg}{k}\)
en voor
\(t\to\infty\)
wordt dat
\(v(t)\to\frac{mg}{k}\approx 83.3\)
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -

Gebruikersavatar
Berichten: 9.240

Re: Differentiaalvergelijkingsopgave

bedoel je niet
\( k \cdot v(t) \)
?

in de eerste vergelijking?

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: Differentiaalvergelijkingsopgave

Jawel pi.gif

(Als je mijn bericht quote zie je dat ik k\cdotv(t) schreef; ik was dus de spatie voor v vergeten.)
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Differentiaalvergelijkingsopgave

Verplaatst naar huiswerk.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Reageer