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[Risolto] Equazioni differenziali e fisica

  

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Un carrello di massa $1 \mathrm{~kg}$, inizialmente fermo, viene trascinato lungo un piano orizzontale da una forza costante di $10 \mathrm{~N}$ parallela al piano. A causa dell'attrito, la velocità del carrello (in $\mathrm{m} / \mathrm{s}$ ) varia secondo la legge:
$$
x^{\prime}=10 t-2 t x \text {. }
$$
a. Ricava la legge oraria $x(t)$, nell'ipotesi che sia $x(0)=0$.
b. Dimostra che il carrello non può percorrere più di 5 metri.
[a) $x(t)=5-5^{-t^2}$;
b) $\left.\lim _{t \rightarrow+\infty} x(t)=5\right]$

Screenshot (501) copia

Perfavore aiutami con questo problema. Ho calcolato ma risultato è x=-5+5ce^2t

Che cosa ho sbagliato?

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a) x' = 2t(5 - x)

dx/(x - 5) = -2t dt

ln |x-5| = - t^2 + C

x - 5 = C e^(-t^2)

0 - 5 = C

C = -5

x(t) = 5 - 5 e^(-t^2) = 5 ( 1 - e^(-t^2))

ha sbagliato il testo a scrivere la soluzione, l'ho fatto controllare a Wolfram

b) sup_[t = 0->+oo] x(t) = lim_t->+oo 5 (1 - e^(-t^2)) = 5

@eidosm Grazie mille!



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La massa e la forza, ai fini del problema, sono rilevanti quanto una pretty woman nel salotto di un cardinale dove si stia discutendo sul sesso degli angeli: è vero che attirano l'attenzione, ma solo per distrarla dal tema in esame.
Le informazioni rilevanti sono "x(0) = 0" e "inizialmente fermo" che vuol dire "v(0) = x'(0) = 0".
La velocità
* v(t) = 10*t - 2*t*x ≡ dx/dt = 2*(5 - x)*t ≡ dx/(5 - x) = 2*t*dt
è la derivata della legge del moto che si ottiene integrando membro a membro e applicando la condizione iniziale.
* x(t) = 5*(1 - e^(- t^2))
che ovviamente tende asintoticamente a cinque in quanto ogni gaussiana tende asintoticamente a zero.

@exprof Grazie mille!



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SOS Matematica

4.6
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