Matematik

Separation af de variable

23. april 2010 af niclasbroholm (Slettet)

Hej.

Min opgave er at jeg skal løse differentialligningen: dP/dz=-p*g    , som er den hydrostatiske ligevægt. P er lufttrykket, z er højden, p er densiteten og g tyngdeaccelerationen. Jeg skal løse ligningen med separation af de variable.

Er der nogen der kan hjælpe?


Brugbart svar (1)

Svar #1
23. april 2010 af Andersen11 (Slettet)

Ved separation af de variable omskrives differentialligningen til

dP/P = -g dz .

Her har vi separeret de variable P og z på hver side og kan nu finde stamfunktioner:

ln(|P|) = -gz + k ,

hvor k er en konstant. Dermed fås

P(z) = c e-gz ,

hvor c er en anden konstant, der fastlægges, f. eks., ved hjælp af en begyndelsesbetingelse.


Svar #2
23. april 2010 af niclasbroholm (Slettet)

Jeg er ikke sikker på at dette er rigtigt, da variablen P som er lufttrykket, ikke er det samme som densiteten p.

Men densiteten p kan også skrives som (P*M)/(R*T). Hvor R er gaskonstanten, M er den molare masse, T er temperaturen og P så er trykket.

Så faktisk har jeg at dP/dz=-((P*M)/(R*T))*g.

Som jeg så kan omskrive til dP/P=-((M*g)/(R*T))*dz.

Og så ved jeg at udtrykket i parentesen er konstant.

Men så går jeg lidt i stå nu.


Brugbart svar (1)

Svar #3
23. april 2010 af Andersen11 (Slettet)

#2 - Aah, undskyld, jeg læste det som P på højre side. Men ligningen, som du kommer frem til er jo af nøjagtig samme art, som den jeg løste i #1. Så løsningen bliver som anført i #1, hvor du i stedet for g nu skriver (Mg)/(RT), altså

P(z) = c·exp(-(Mg)/(RT)·z)


Svar #4
23. april 2010 af niclasbroholm (Slettet)

#3 - Ja okay det kan jeg godt se! Tak.

Men jeg forstår ikke helt hvordan den anden konstant c, fastlægges?


Brugbart svar (1)

Svar #5
23. april 2010 af Andersen11 (Slettet)

#4 - For eksempel ud fra en oplysning om, hvad P er ved z=0, eller lignende. Konstanten c er jo lig med P(0) .


Svar #6
23. april 2010 af niclasbroholm (Slettet)

Arh, okay. :) Mange tak for hjælpen :D


Skriv et svar til: Separation af de variable

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.