Matematik
Differentialligning
Jeg håber på noget hjælp til følgende opgave:
En kegleformet beholder, som er åben foroven, indeholder en væske, der fordamper. Under fordampningen kan væskens rumfang beskrives ved differentiallignigen
dV/dt=-0,1*V^(2/3), hvor V er væskens rumfang til tiden t. V måles i mL, og t måles i minutter.
Til tidspunktet t=10 er væskens rumfang V=64.
Bestem fordampningshastigheden dV/dt(målt i mL/minut) til tidspunktet t=10.
(Her har jeg bare indsat de 64 ind i dV/dt og får det til -1,6 er det rigtigt?)
Bestem V som funktion af t.
(Hvad vil det sige, og hvordan bestemmer jeg det?)
Bestem, hvor lang tid der går fra tidspunktet t=0, til beholderen er tom.
(Her har jeg ingen ideer.)
På forhånd tak for hjælpen:-)
Svar #1
14. april 2004 af KemiKasper (Slettet)
Du skal finde funktionen V, ud fra differentialligningen ved separationsmetoden:
1/V^(2/3) dy = -0,1 dx
Integrer så får du noget i retning af
3V^(1/3) = -0,1t
derefter isolerer du V.
Når du har fundet V(t) sætter du V = 0 og isolerer t.
Svar #2
14. april 2004 af KemiKasper (Slettet)
Svar #3
14. april 2004 af KemiKasper (Slettet)
Svar #4
14. april 2004 af Samuel (Slettet)
Svar #5
14. april 2004 af KemiKasper (Slettet)
Svar #6
15. april 2004 af Samuel (Slettet)
I afsnittet
"1/V^(2/3) dy = -0,1 dx
Integrer så får du noget i retning af
3V^(1/3) = -0,1t "
, kan jeg fornemme at du springer nogle mellemregninger over(?). Gider du uddybe dem?
Svar #7
15. april 2004 af Mads^^ (Slettet)
dV/dt=-0,1V^(2/3) <=>
int(1/v^(2/3))dV=int(-0,1)dt <=>
int(V^(-2/3)dV=int(0,1)dt <=>
3V^(1/3)=-0,1t+k
Svar #8
15. april 2004 af Brian (Slettet)
Normalt er det jo meget vigtigt, at man er pinligt klar over, HVILKEN variabel man integrerer med hensyn til. Men i udregningen i #7 har vi dt på den ene side, og dV på den anden. Jeg tror, at det slører bevidstheden om, hvad det betyder, at man integrerer m.h.t. en bestemt variabel - og det giver det hele et skær af mystik, som er en sund matematisk tankegang fremmed og vederstyggelig.
Det kræver m.a.o. en forklaring hvorfor metoden i #7 virker.
Den er ikke let at give, men det har at gøre med, at man "i virkeligheden" laver en integration ved substitution og derefter opfinder en symbolmanipulation, som afspejler denne integration korrekt.
I det konkrete tilfælde ville jeg have sagt: V er en funktion af t, og vi får oplyst, at
V'(t) = -0,1*V(t)^(2/3)
Så ville jeg dividere igennem med V^(2/3) og få
V(t)^(-2/3)*V'(t) = -0,1.
Så ville jeg få øje på, at V(t) har været igennem funktionen f(x) = x^(-2/3), inden der bliver ganget med V'(t)
Det står altså
f(V(t))*V'(t) = -0,1
Venstre siden kan nu genkendes som stamfunktion til F(V(t)) m.h.t. t. (fordi (d/dt)(F(V(t))) = f(V(t))*V'(t), hvor (d/dx)F(x) = f(x)).
Derfor kan jeg integrere m.h.t. t og få
F(V(t)) = -0,1*t + k
Da f(x) = x^(-2/3) er F(x) = 1/(1/3)*x^(1/3) = 3*x^(1/3), altså
3*(V(t))^(1/3) = -0,1*t + k
Herfra skal man så bare isolere V(t).
Det er ret fascinerende, at "opskriften" som følges i #7 faktisk virker...
Skriv et svar til: Differentialligning
Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk?
Klik her for at oprette en bruger.
