problème mathématiques équations différentielles


  • F

    Bonjour, je suis en terminale et ai un devoir à faire mais je n'arrive pas du tout à résoudre ce problème, pouvez vous m'aider svp ?

    Dans une usine, la température d'un moteur thermique est régulée par un système de circulation d'eau de refroidissement. Quand la température de cette eau atteint 90°C, un ventilateur se met en action afin de refroidir le liquide dans le radiateur. Il s'arrête lorsque la température devient inférieure à 50°C.
    On mesure l'instant t (en mn) à à partir du moment où le ventilateur se déclenche.
    On admet que la température de l'eau, exprimée e degrés Celsius, est donnée à l'instant t par f(t) où la fonction f vérifie sur (0; + inf( l'équation différentielle (E): y' + 0,04y = k, avec f(0) = 90 et f(10) = 77,14.

    A. Déterminer la solution f de l'équation différentielle (E) qui vérifie les conditions initiales ci-dessus. (on arrondira toutes les constantes intervenant dans l'expression de f(x) à 2 décimales).

    B. Le ventilateur va-t-il s'arrêter ?

    Merci beaucoup !


  • N
    Modérateurs

    @flora024 Bonjour,

    Applique le cours :
    La solution de l'équation différentielle sans second membre : y′+my=0y'+my=0y+my=0 avec mmm une constante est de la forme y=Ae−mty= Ae^{-mt}y=Aemt avec AAA une constante.
    La solution particulière de l'équation différentielle avec second membre : y′+my=ky'+my=ky+my=k avec kkk une constante. est : y=kmy = \dfrac{k}{m}y=mk
    La solution générale de l'équation différentielle : y+my=ky+my=ky+my=k est de la forme :
    y=Ae−mt+kmy= Ae^{-mt}+\dfrac{k}{m}y=Aemt+mk
    Deux inconnues à déterminer : AAA et kkk.
    Ecris un système partir de :
    f(0)=90f(0)= 90f(0)=90 et
    f(10)=77,14f(10)=77,14f(10)=77,14

    Indique tes calculs et/ou résultats si tu souhaites une vérification.
    La solution générale de


  • B

    @flora024 a dit dans problème mathématiques équations différentielles :

    y' + 0,04y = k

    Bonjour,

    Un léger soucis ...
    Avec les données de l'énoncé, le ventilateur ne s'arrêtera jamais.


  • mtschoon

    Bonjour,

    Effectivement, le ventilateur ne s'arrêtera jamais...

    Vu que la question est sur le mode interrogatif :
    "B. Le ventilateur va-t-il s'arrêter ?" matématiquement, ce n'est pas un souci...

    Queques compléments de calcul.

    y′=ay+by'=ay+by=ay+b, avec a≠0a\ne 0a=0
    En principe , suivant la spécialité, en Terminale on sait que:
    y=Ceat−bay=Ce^{at}-\dfrac{b}{a}y=Ceatab , C constante réelle, d'où, vu que y′=−0.04y+ky'=-0.04y+ky=0.04y+k, après transformation :
    y=Ce−0.04t+25ky=Ce^{-0.04t}+25ky=Ce0.04t+25k

    Avec les conditions, on doit résoudre le système :
    {90=C+25k77.14=Ce−0.4+25k\begin{cases} 90=C+25k \cr 77.14=Ce^{-0.4}+25k\end{cases}{90=C+25k77.14=Ce0.4+25k

    Après calculs, sauf erreur, en arrondissant à deux décimales (l'énoncé ne précise pas s'il s'agit d'arrondis par excés ou par défaut)
    C≈39,00C\approx 39,00C39,00
    k≈2,04k\approx 2,04k2,04
    D'où
    f(t)≈39e−0.04t+51f(t)\approx39e^{-0.04t}+51f(t)39e0.04t+51
    f est décroissante et prend des valeurs de 90 à 51(comme limite)
    51>5051\gt 5051>50, d'où la conclusion.


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