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[Risolto] Equazioni differenziali, realtà e modelli

  

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Temperatura di un lubrificante. La temperatura in gradi Celsius del lubrificante di un motore varia in funzione del tempo $t$ di funzionamento (espresso in ore) secondo una funzione $y=f(t)$ che soddisfa l'equazione differenziale $y^{\prime}+0,1 y=3$.
a. Determina l'espressione analitica della funzione, supponendo che la temperatura del lubrificante all'istante $t=0$ sia di $20^{\circ} \mathrm{C}$.
b. Traccia un grafico qualitativo della funzione, determinando in particolare il limite di $f(t)$ per $t \rightarrow+\infty$ e dando un'interpretazione di questo limite in relazione al problema.
c. Determina dopo quanto tempo il lubrificante raggiunge la temperatura di $28^{\circ} \mathrm{C}$. Fornisci il risultato arrotondato, espresso in ore e minuti.
d. Determina la temperatura media del lubrificante nelle prime 10 ore di funzionamento.

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Spiegare gentilmente i ragionamenti, i passaggi e argomentare.

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Facile, é solo manovalanza algebrica

a) f(t)

y = C e^(-0.1 t) + 3/0.1

y(0) = 20

20 = C + 30

C = -10

f(t) = 30 - 10 e^(-t/10)

b) per t -> oo il limite é 30 che é la temperatura di funzionzmento a

regime

il grafico é quello ben noto della carica di un condensatore

https://www.desmos.com/calculator/nh5fiwvvmm

c) 30 - 10 e^(-T/10) = 28

10 e^(-T/10) = 30 - 28

e^(-T/10) = 2/10

e^(T/10) = 5

T = 10 ln 5 h = 16.094 h = 16 h 05 min 40 s

 

d) valore medio di f(t) in [0, 10] 

Tm = 

= 1/10 S_[0,10] (30 - 10 e^(-x/10) ) dx = [ 3x + 10e^(-x/10) ]_[0,10] = 

= 30 + 10 (e^(-1) - e^0) = 30 + 10/e - 10 = 20 + 10/e ~ 23.7°



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SOS Matematica

4.6
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