Primjena neodredenog integrala u inženjerstvu Matematika 2 Erna Begović Kovač, Literatura: I. Gusić, Lekcije iz Matematike 2

Слични документи
Uvod u obične diferencijalne jednadžbe Metoda separacije varijabli Obične diferencijalne jednadžbe Franka Miriam Brückler

Dvostruki integrali Matematika 2 Erna Begović Kovač, Literatura: I. Gusić, Lekcije iz Matematike 2

Neodreeni integrali - Predavanje III

8. ( )

C2 MATEMATIKA 1 ( , 3. kolokvij) 1. Odredite a) lim x arctg(x2 ), b) y ( 1 2 ) ako je y = arctg(4x 2 ). c) y ako je y = (sin x) cos x. (15 b

Sveučilište u Splitu Fakultet prirodoslovno-matematičkih znanosti i odgojnih područja Zavod za fiziku Pripremni tečaj za studente prve godine INTEGRAL

Numeričke metode u fizici 1, Projektni zadataci 2018./ Za sustav običnih diferencijalnih jednadžbi, koje opisuju kretanje populacije dviju vrs

9. : , ( )

1 MATEMATIKA 1 (prva zadaća) Vektori i primjene 1. U trokutu ABC točke M i N dijele stranicu AB na tri jednaka dijela. O

Sveučilište J.J. Strossmayera Fizika 2 FERIT Predložak za laboratorijske vježbe Određivanje relativne permitivnosti sredstva Cilj vježbe Određivanje r

Toplinska i električna vodljivost metala

4.1 The Concepts of Force and Mass

NAPREDNI FIZIČKI PRAKTIKUM 1 studij Matematika i fizika; smjer nastavnički SLOBODNO I PRISILNO TITRANJE

7. predavanje Vladimir Dananić 14. studenoga Vladimir Dananić () 7. predavanje 14. studenoga / 16

Sveučilište J.J. Strossmayera Fizika 2 FERIT Predložak za laboratorijske vježbe Cilj vježbe Određivanje specifičnog naboja elektrona Odrediti specifič

Zadaci s pismenih ispita iz matematike 2 s rješenjima MATEMATIKA II x 4y xy 2 x y 1. Odredite i skicirajte prirodnu domenu funkcije cos ln

Microsoft Word - predavanje8

Slide 1

Studij Ime i prezime Broj bodova MATEMATIKA 2 1. dio, grupa A 1. kolokvij 12. travnja Kolokvij se sastoji od dva dijela koja se pi²u po 55 minut

ДРУШТВО ФИЗИЧАРА СРБИЈЕ МИНИСТАРСТВО ПРОСВЕТЕ И СПОРТА РЕПУБЛИКЕ СРБИЈЕ Задаци за републичко такмичење ученика средњих школа 2006/2007 године I разред

Microsoft Word - 6ms001

Skalarne funkcije više varijabli Parcijalne derivacije Skalarne funkcije više varijabli i parcijalne derivacije Franka Miriam Brückler

Interpretacija čuda pomoću teorije determinističkog kaosa (Jerko Kolovrat, KBF Split; Marija Todorić, PMF Zagreb) Postoje razne teme koje zaokupljaju

Microsoft Word - 24ms241

Microsoft Word - 15ms261

Република Србија МИНИСТАРСТВО ПРОСВЕТЕ, НАУКЕ И ТЕХНОЛОШКОГ РАЗВОЈА ЗАВОД ЗА ВРЕДНОВАЊЕ КВАЛИТЕТА ОБРАЗОВАЊА И ВАСПИТАЊА школска 2017/2018. година ТЕС

18 1 DERIVACIJA 1.3 Derivacije višeg reda n-tu derivaciju funkcije f označavamo s f (n) ili u Leibnizovoj notaciji s dn y d x n. Zadatak 1.22 Nadite f

Microsoft Word - Dopunski_zadaci_iz_MFII_uz_III_kolokvij.doc

PowerPoint Presentation

MAT-KOL (Banja Luka) XXIV (2)(2018), DOI: /МК S ISSN (o) ISSN (o) Klasa s

Hej hej bojiš se matematike? Ma nema potrebe! Dobra priprema je pola obavljenog posla, a da bi bio izvrsno pripremljen tu uskačemo mi iz Štreberaja. D

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - studeni osnovna razina - rje\232enja)

ФАКУЛТЕТ ОРГАНИЗАЦИОНИХ НАУКА

Numerička matematika 11. predavanje dodatak Saša Singer web.math.pmf.unizg.hr/~singer PMF Matematički odsjek, Zagreb NumMat 2019, 11. p

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - svibanj osnovna razina - rje\232enja)

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - kolovoz osnovna razina - rje\232enja)

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - lipanj vi\232a razina - rje\232enja)

Newtonova metoda za rješavanje nelinearne jednadžbe f(x)=0

48. РЕПУБЛИЧКО ТАКМИЧЕЊЕ ИЗ ФИЗИКЕ УЧЕНИКА СРЕДЊИХ ШКОЛА ШКОЛСКЕ 2009/2010. ГОДИНЕ I РАЗРЕД Друштво Физичара Србије Министарство Просвете Републике Ср

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - kolovoz osnovna razina - rje\232enja)

(Microsoft Word - MATB - kolovoz osnovna razina - rje\232enja zadataka)

PITANJA I ZADACI ZA II KOLOKVIJUM IZ MATEMATIKE I Pitanja o nizovima Nizovi Realni niz i njegov podniz. Tačka nagomilavanja niza i granična vrednost(l

JMBAG IME I PREZIME BROJ BODOVA 1. (ukupno 6 bodova) MJERA I INTEGRAL 1. kolokvij 4. svibnja (Knjige, bilježnice, dodatni papiri i kalkulatori n

8. predavanje Vladimir Dananić 17. travnja Vladimir Dananić () 8. predavanje 17. travnja / 14

XIII. Hrvatski simpozij o nastavi fizike Istraživački usmjerena nastava fizike na Bungee jumping primjeru temeljena na analizi video snimke Berti Erja

Problem površine - odredeni integral Matematika 2 Erna Begović Kovač, Literatura: I. Gusić, Lekcije iz Matematike 2

Microsoft Word - 12ms121

MATEMATIKA - MATERIJALI Sadržaj Matematika 1 3 Kolokviji drugi kolokvij,

Vektorske funkcije i polja Mate Kosor / 23

Microsoft Word - Rjesenja zadataka

Matematika 2

(Microsoft Word - Rje\232enja zadataka)

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - kolovoz ni\236a razina - rje\232enja)

JMBAG IME I PREZIME BROJ BODOVA 1. (ukupno 20 bodova) MJERA I INTEGRAL Popravni ispit 7. rujna (Knjige, bilježnice, dodatni papiri i kalkulatori

Microsoft PowerPoint - predavanje_sile_primena_2013

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - lipanj osnovna razina - rje\232enja)

Microsoft Word - Molekuli-zadaci.doc

TEORIJA SIGNALA I INFORMACIJA

ТРОУГАО БРЗИНА и математичка неисправност Лоренцове трансформације у специјалној теорији релативности Александар Вукеља www.

Microsoft PowerPoint - fizika2-kinematika2012

Динамика крутог тела

SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU FAKULTET ELEKTROTEHNIKE, RAČUNARSTVA I INFORMACIJSKIH TEHNOLOGIJA Sveučilišni studij VEKTORSKA FUNKCIJ

JMBAG IME I PREZIME BROJ BODOVA MJERA I INTEGRAL 2. kolokvij 29. lipnja (Knjige, bilježnice, dodatni papiri i kalkulatori nisu dozvoljeni!) 1. (

(Microsoft Word vje\236ba - LIMES FUNKCIJE.doc)

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

Zadatak 1 U tablici se nalaze podaci dobiveni odredivanjem bilirubina u 24 uzoraka seruma (µmol/l):

Nastavno pismo 3

Sveučilište J.J. Strossmayera Fizika 2 FERIT Predložak za laboratorijske vježbe Lom i refleksija svjetlosti Cilj vježbe Primjena zakona geometrijske o

3. КРИВОЛИНИЈСКИ ИНТЕГРАЛ

Microsoft Word - Fizika_kozep_irasbeli_javitasi_1011_szerb.doc

Microsoft Word - V03-Prelijevanje.doc

Sveučilište J. J. Strossmayera u Osijeku Odjel za matematiku Sveučilišni preddiplomski studij matematike Karolina Novaković Derivacija funkcije i prim

Microsoft Word - PARCIJALNI IZVODI I DIFERENCIJALI.doc

Microsoft Word - 09_Frenetove formule

Шифра ученика: Укупан број бодова: Република Србија МИНИСТАРСТВО ПРОСВЕТЕ, НАУКЕ и технолошког РАзвоја ЗАВОД ЗА ВРЕДНОВАЊЕ КВАЛИТЕТА ОБРАЗОВАЊА И ВАСП

Pitanja za pripremu i zadaci za izradu vježbi iz Praktikuma iz fizike 1 ili Praktikuma iz osnova fizike 1, I, A za profesorske

Microsoft Word - TAcKA i PRAVA3.godina.doc

Microsoft PowerPoint - Odskok lopte

2.7 Taylorova formula Teorem 2.11 Neka funkcija f : D! R; D R m ; ima na nekoj "-kugli K(T 0 ; ; ") D; T 0 x 0 1; :::; x 0 m neprekidne derivacije do

Seminar 13 (Tok funkcije) Obavezna priprema za seminar nalazi se na drugoj stranici ovog materijala. Ove materijale obražujemo na seminarima do kraja

2. Globalna svojstva realnih funkcija Denicija 2.1 Za funkciju f : A kaemo da je:! R; A R ome dena odozgor ako postoji M 2 R takav da je (8x 2 A) (f (

Metoda konačnih elemenata; teorija i praktična implementacija math.e 1 of 15 Vol.25. math.e Hrvatski matematički elektronički časopis Metoda konačnih

My_ST_FTNIspiti_Free

Microsoft Word - IZVOD FUNKCIJE.doc

Microsoft Word - 24ms221

(Microsoft Word - Rje\232enja zadataka)

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - svibanj osnovna razina - rje\232enja)

ТЕСТ ИЗ ФИЗИКЕ ИМЕ И ПРЕЗИМЕ 1. У основне величине у физици, по Међународном систему јединица, спадају и следеће три величине : а) маса, температура,

2. Globalna svojstva realnih funkcija Denicija 2.1 Za funkciju f : A kaemo da je:! R; A R ome dena odozgor ako postoji M 2 R takav da je (8x 2 A) (f (

MAT KOL (Banja Luka) ISSN (p), ISSN (o) Vol. XX (2)(2014), PELLOVA JEDNAČINA I PITAGORIN

UDŽBENIK 2. dio

Microsoft Word - 12ms101

Microsoft Word - ASIMPTOTE FUNKCIJE.doc

?? ????????? ?????????? ?????? ?? ????????? ??????? ???????? ?? ??????? ??????:

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - lipanj osnovna razina - rje\232enja)

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - lipanj osnovna razina - rje\232enja)

Microsoft PowerPoint - STABILNOST KONSTRUKCIJA 2_18 [Compatibility Mode]

PRVI KOLOKVIJUM Odrediti partikularno rexee jednaqine koje zadovo ava uslov y(0) = 0. y = x2 + y 2 + y 2xy + x + e y 2. Odrediti opxte rexee

mfb_april_2018_res.dvi

Seminar peti i ²esti U sljede a dva seminara rije²avamo integrale postavljene u prosturu trostruke integrale. Studenti vjeºbom trebaju razviti sposobn

Транскрипт:

Primjena neodredenog integrala u inženjerstvu Matematika 2 Erna Begović Kovač, 2019. Literatura: I. Gusić, Lekcije iz Matematike 2 http://matematika.fkit.hr

Uvod Ako su dvije veličine x i y povezane relacijom y = f (x), onda se brzina promjene veličine y s obzirom na veličinu x opisuje derivacijom f (x) funkcije f. Brzina v(x) od y s obzirom na x je v(x) = y (x) = dy dx. Akceleracija a(x) od y s obzirom na x je a(x) = v (x) = y (x) = d 2 y dx 2. Možemo li rekonstruirati gibanje čestice (tj. položaj u svakom trenutku t) ako znamo njenu brzinu (u svakom trenutku t)? Da, ako znamo položaj čestice nekom konkretnom trenutku t 0. 2 / 22

1. Izvod jednadžbe gibanja Označimo y(t) - položaj u trenutku t (tražimo) v(t) - brzina u trenutku t (poznato) Vrijedi v(t) = y (t) = dy dt, tj. funkcija y je jedna primitivna funkcija fukcije v. Prisjetimo se: F je primitivna funkcija funkcije f ako vrijedi F (x) = f (x). Da bi dobili y računamo y(t) = v(t)dt. Rješenje ovog integrala je skup svih primitivnih funkcija od v koje ovise o konstanti C. S obzirom da je y jedinstvena funkcija, potrebno je odrediti koliko iznosi C, a to izračunamo iz položaja y 0 = y(t 0 ) u trenutku t 0. 3 / 22

Diferencijalna jednadžba gibanja Ako znamo brzinu v, onda položaj (gibanje) y računamo iz jednadžbi y (t) = v(t), y(t 0 ) = y 0. diferencijalna jednadžba gibanja početni uvjet Ovakav problem naziva se Cauchyjev problem. Primjer 1 Riješite Cauchyjev problem y = 3x 2 + 2, y(0) = 1. 4 / 22

2. Opis radioaktivnog raspada Označimo y(t) - količina radioaktivne materije u trenutku t (tražimo) y(0) = y 0 - količina radioaktivne materije u početnom trenutku (poznato) Intuitivno: y je padajuća funkcija. Ograničit ćemo se na raspad u izoliranim uvjetima. S problemom se upoznajemo pokusom. Glavna je poteškoća što se radioaktivni materijal vrlo sporo raspada pa je teško doći do podataka. Zato treba naći metodu koja će iz lokalnih rezultata dati globalne. 5 / 22

Eksperimentalno odredivanje jednadžbe raspada Količina raspadnute materije: y(t) y(t + t) = y (Predznak jer se količina smanjuje.) Intuitivno je jasno, a potvrdjuje se pokusom, da je količina raspadnute materije izmedu dva relativno bliska mjerenja u vremenima t i t + t približno proporcionalna proteklom vremenu t i količini materije y(t) u vremenu t. Dakle, postoji pozitivna konstanta k (ovisna samo o vrsti radioaktivne materije, ne o vremenu), takva da je y ky(t) t, odnosno y t ky. 6 / 22

Diferencijalna jednadžba radioaktivnog raspada Iz prethodnog razmatranja dobijemo Gornju jednadžbu zapišemo kao dy dt = ky, y(0) = y 0. dy y = kdt i integriramo Dobijemo dy y = ( k)dt. ln y = kt + C. 7 / 22

Formula radioaktivnog raspada Sada je y = e kt+c = e kt e C = Ce kt. Još trebamo odrediti konstantu C. Iz početnog uvjeta y(0) = y 0 dobijemo pa je C = y 0 y = y 0 e kt formula radioaktivnog raspada. Da bismo do kraja opisali radioaktivni raspad, potrebno je znati konstantu k. Npr. za raioaktivni izotop ugljika C-14 je k = 1.244 10 4 (približno, ako se t mjeri u godinama.) 8 / 22

Radioaktivni raspad y = y 0 e kt 9 / 22

Radioaktivni raspad Usporedba grafova za k = 2 i k = 0.5 Što je k manji, raspadanje je sporije. 10 / 22

Primjer 2 Odredite vrijeme poluživota radioaktivne materije, tj. vrijeme za koje se količina radioaktivne materije prepolovi. Treba vrijediti y(t + T ) = 1 2 y(t). Znamo da je y(t) = y 0 e kt pa uvrštavanjem dobijemo y 0 e k(t+t ) = 1 2 y 0e kt e kt e kt = 1 2 e kt e kt = 1 2 kt = ln 1 2 = ln 1 ln 2 = ln 2 kt = ln 2 T = ln 2 k. 11 / 22

Primjer 3 Odredite vrijeme poluživota za C-14. Znamo da je k = 1.244 10 4 za C-14, a u prethodnom primjeru smo dobili jednadžbu za vrijeme poluživota T = ln 2 k. Jednostavnim uvrštavanjem dobijemo T = ln 2 ln 2 = 1.244 10 4 1.244 104 5572 godina. 12 / 22

Zadatak 1 Odredite formulu radioaktivnog raspada u terminu vremena poluživota. 13 / 22

3. Diferencijalna jednadžba hladenje/zagrijavanje tijela Označimo S - temperatura sredine u kojoj se tijelo nalazi (poznato) y(0) = y 0 - temperatura tijela u početnom trenutku (poznato) y(t) - temperatura tijela u trenutku t (tražimo) Intuitivno: Temperatura tijela će se približavati temperaturi sredine. Ako je je y 0 > S, onda je y padajuća funkcija, a ako je y 0 < S, onda je y rastuća funkcija. Ako je y 0 = S, onda je y konstantna. Takoder, intuitivno je jasno, a potvrdjuje se pokusom, da je promjena temperature proporcionalna proteklom vremenu t za male vremenske pomake, kao i razlici izmedu temperature tijela i sredine y(t) S. 14 / 22

Hladenje/zagrijavanje tijela u sredini stalne temperature Dakle, postoji pozitivna konstanta k (ovisna samo o materijalu), takva da je y = k t(y(t) S). Negativni predznak dolazi od toga što se termperatura tijela smanjuje ako je y(t) S > 0. Dobijemo y t = k(y(t) S), pa diferencijalna jednadžba hladenja/zagrijavanja tijela glasi dy dt = k(y S). 15 / 22

Primjer 4 Opišite promjenu temperature tijela u sredini stalne temperature. Iz diferencijalne jednadžbe hladenja/zagrijavanja imamo dy dt = k(y S), y(0) = y 0. Uvodimo supstituciju z = y S, dz = dy, što daje dz dt = kz, z(0) = y 0 S. Ova je jednadžba jednaka jednadžbi radioaktivnog raspada pa je njeno rješenje z(t) = (y 0 S)e kt, tj. y(t) = S + (y 0 S)e kt. 16 / 22

Diferencijalna jednadžba hladenje/zagrijavanje tijela 17 / 22

Zadatak 2 Tijelo se nalazi u sredini stalne temperature S = 18 C i u prvom trenutku mjerenja (za t = 0) ima temperaturu 42 C. Nakon sat vremena izmjerena mu je temperatura od 26 C. Odredite: (i) konstantu hladenja k, (ii) temperaturu dva sata nakon nultog trenutka, (iii) vrijeme u kojem će tijelo poprimiti temperaturu od 19 C. 18 / 22

4. Gibanje po pravcu y(t) - položaj tijela u trenutku t Ako je y(t) > 0, tijelo se nalazi na pozitivnom dijelu y osi, ako je y(t) < 0, tijelo se nalazi na negativnom dijelu y osi. v(t) - brzina tijela u trenutku t Ako je v(t) > 0, tijelo se giba u pozitivnom smjeru y osi (prema gore), ako je y(t) < 0, tijelo se giba u negativnom smjeru y osi (prema dolje). a(t) - akceleracija tijela u trenutku t F (t) - sila koja djeluje na tijelo u položaju y(t) Vrijedi F = ma, pri čemu je m masa tijela. Ako je a(t) > 0, onda je F (t) > 0 i sila djeluje u pozitivnom smjeru y osi, ako je a(t) < 0, onda je F (t) < 0 i sila djeluje u negativnom smjeru y osi. 19 / 22

Gibanje po pravcu pri djelovanju konstantne sile Problem: Opisati gibanje na pravcu tijela na koje djeluje konstantna sila. Da bi to napravili treba uvesti koordinatni sustav (t, y). t (vrijeme) - x-os y (položaj) - y-os početni položaj y 0 = y(0) početna brzina v 0 = v(0) g stalna akceleracija usmjerena suprotno od y osi (sila teža) Vrijedi: v(t) = y (t), posebno v(0) = y (0) a(t) = v (t) = y (t) i a(t) = g jer je sila, a time i akceleracija, konstantna 20 / 22

Vertikalni hitac Postavimo Cauchyjev problem: y = g, y(0) = y 0, y (0) = v 0. Integriranjem dobijemo y = gdt = gt + C 1, y = ( gt + C 1 )dt = g t2 2 + C 1t + C 2. Konstante C 1 i C 2 odredimo iz početnih uvjeta, y (0) = v 0 C 1 = v 0, y(0) = y 0 C 2 = y 0. Stoga vrijedi y(t) = g t2 2 + v 0t + y 0, v(t) = gt + v 0. položaj brzina 21 / 22

Zadatak 3 Tijelo je bačeno u vis brzinom v 0 = 3m/s s početnog položaja y 0 = 12m. Uz pretpostavku da je g = 9.81m/s 2 i da nema otpora, odredite: (i) jednadžbu gibanja tog tijela, (ii) brzinu v(t) u trenutku t, (iii) maksimalnu visinu i vrijeme kada se postiže, (iv) vrijeme za koje će tijelo opet biti na početnoj visini i brzinu u tom trenutku, (v) vrijeme pada tijela na površinu zemlje. 22 / 22