Newtons afkølingslov



Relaterede dokumenter
Fysikøvelse - Erik Vestergaard 1

Manual til overføring af fotografier fra kamera til harddisk.

1. Installere Logger Pro

Koblede differentialligninger.

Brug Photo Story 3 en let introduktion

VELKOMMEN TIL PHOTO STORY FOR WINDOWS

Talrækker. Aktivitet Emne Klassetrin Side

Maple på C-niveau. Indsættelse i formler

Søren Christiansen

Vejledning til aflevering og fremsendelse af afsluttende opgave December 2013

Velkommen til dag 9 i IT for let øvede

Jævn cirkelbevægelse udført med udstyr fra Vernier

sammenhänge for C-niveau i stx 2013 Karsten Juul

Kom godt i gang med OneDrive

KUNDEVEJLEDNING APRIL 2014

Excel-4: Diagrammer og udskrift

Residualer i grundforløbet

er den radioaktive kildes aktivitet til tidspunktet t= 0, A( t ) er aktiviteten til tidspunktet t og k er henfaldskonstanten.

Opret og godkend betalinger i mapper

Download Her downloader og installer du AO. Værktøj. Dokumentation Beskrivelse af programmets. Om Forklaring på sitets historie og navn.

Rygtespredning: Et logistisk eksperiment

Håndskanner & Skannerpen Tjekliste

Vigtige funktioner i Word 2003

Huskesedler. Anvendelse af regneark til statistik

Vejledning: Anvendelse af kuber på SLS-data fra LDV i Excel Målgruppe: Slutbruger

Kort om Eksponentielle Sammenhænge

Manual for installation og brug af Ad-aware version 2007

Opgaver til Maple kursus 2012

i x-aksens retning, så fås ). Forskriften for g fås altså ved i forskriften for f at udskifte alle forekomster af x med x x 0

Fysikøvelse Erik Vestergaard Musik og bølger

Brugermanual til Assignment Hand In

Opgave 6. Opgave 7. Opgave 8. Peter Harremoës Mat A delprøve med hjælpemidler 15 december 2015

Xerox. Øvelse med tekst og billeder Nattergalen

GUIDE TIL OPRETTELSE AF ARTIKLER I JOOMLA - FRONTEND

Tastevejledning Windows XP

På opdagelse i Mandelbrot-fraktalen En introduktion til programmet Mandelbrot

Vejledning til Blackboards portfolio værktøj

Kom i gang-opgaver til differentialregning

Installationsvejledning til ectrl

Velkommen til ABC Analyzer! Grundkursusmanual 2 vil introducere dig til ABC Analyzers mere avancerede funktioner, bl.a.:

LINEÆR PROGRAMMERING I EXCEL

Vejledning Aarhus Universitets wordskabeloner

Netkatalog upload. Forord: Formål:

[jobsøgende] sådan gør du... [opret dit CV & jobønsker]

Indhold. Vejledning til import af regneark til Outlook 2010

Maple 11 - Chi-i-anden test

Redigering i Windows Movie Maker

Velkommen til IT for let øvede

At lave dit eget spørgeskema

Mitch Studerer programmering og elsker at lave fede programmer. Han holder også meget af film og kunst. Mitch er i det hele taget en fin fyr.

Formelsamling Matematik C

2. udgave April 2008 Tilpasset FirstClass version 8.3, dansk

Symantec Enterprise Vault

Brug af Archive-funktion i SportIdent (baseret på version 10.3 af SI-programmerne)

Sådan gør du Microsoft Word 2013

ASB signatur. ASB signatur. Vejledning til opsætning af signatur IKT - Februar 2008

Vejledning til jobloggen

Moltrup-sogn.dk - Vejledning i redigering af undersider, og oprettelse af nye sider.

Excel tutorial om indekstal og samfundsfag 2008

Linket viser jer frem til billedet nedenfor, her skal du blot skrive jeres brugernavn og adgangskode. Indtast din adgangskode her:

Rapport Bjælken. Derefter lavede vi en oversigt, som viste alle løsningerne og forklarede, hvad der gør, at de er forskellige/ens.

INDHOLDSFORTEGNELSE... 1 FORORD ORDBOGSVÆRKTØJET I VÆRKTØJSLINJEN ORDBOGEN... 3

Modul 1 Skolens netværk, skema og kommunikation i Lectio Efter gennemgangen af dette modul skal du:

Få navn på analysenr. i excel-fil og ind i pivottabel med data fra qlikview

Indholdsfortegnelse resultat- & kritikprogrammet.

Indholdsfortegnelse. Vokal Command v.1 manual

Computer og print ved skriftlige prøver på Laursens Realskole

REFWORKS FAGKONSULENTENS VEJLEDNING

Indlæs Beretning på

Dokumentation af programmering i Python 2.75

WORKCYCLUS. Handlingsplan. Vers 4.0. Juni Workcompany A/S. Amagertorvet 33, 4.sal. DK-1160 København K.

Microsoft Word fremgangsmåde til Firma skovtur

Hjælp til billedbehandling og overførsel

Det sprogpædagogiske kørekort 2012/2013. Modul 9: Rettelse af kursistopgaver (Del 1)

Velkommen til ABC Analyzer! Denne basis manual indeholder introduktion til: De primære funktioner De 6 faneblade Dataslicers Rapporter og klikrapport

Kom nemt i gang med ViTre pakken fra ScanDis A/S

Google Chrome side 1 af13

REFWORKS vejledning til Nationale Kliniske Retningslinjer Fagkonsulentens version (december 2013)

Kapitel 3: Modeller i Derive

Manual til brug af youtube

Vejledning til Google Apps på Øregård Gymnasium

3.0 Velkommen til manualen for kanalen Shift Introduktion til kanalen Hvad er et spot? Opret et nyt spot 2

Opgaver om koordinater

Lektion 1 - Beskæring til given størrelse

Skabelon til funktionsundersøgelser

Det sprogpædagogiske kørekort 2012/2013. Modul 6: Video for viderekomne

Quickguide til BeerSmith - udstyrsindstillinger

Sørg for at læse følgende igennem, før CD Title Catcheren anvendes

Godt i gang. Jeg har fået min pc med udstyr udleveret, og jeg har skrevet under på, at jeg vil passe godt på udstyret

GrundlÄggende variabelsammenhänge

Spm. 1.: Hvis den totale koncentration af monomer betegnes med CT hvad er så sammenhængen mellem CT, [D] og [M]?

Vejledning til Photofiltre nr. 118 Side 1

Modul 8: Clouds (Lagring af filer)

Netprøver.dk. Brugervejledning til Brugeradministratorer

for matematik på C-niveau i stx og hf

Sådan får du Salmebogen på CD-ROM til at fungere i Internet Explorer 7 både under Windows XP og Windows Vista

Dansk Ride Forbund Stævnesystem 2 Installationsvejledning

GammaSpektrometer. Quick-start Guide. Indhold. Quick-start Guide Side 1 af 7. A Klargøring. 1. Udpakning og opstilling 2. Software

Hvordan logger jeg på 1. gang Gå ind på skolens hjemmeside på adressen: Klik på Forældreintra i menuen til venstre

Brugermanual til NaboLink enhederne: BaseLink V02 KeyLink V02 AlarmLink V02 Revision Indholdsfortegnelse:

Transkript:

Newtons afkølingslov miniprojekt i emnet differentialligninger Teoretisk del Vi skal studere, hvordan temperaturen i en kop kaffe aftager med tiden. Lad T ( t ) betegne temperaturen i kaffen til tiden t. I modellen betegnet Newtons afkølingslov vil temperaturfunktionen adlyde følgende differentialligning, hvor T er ivelsernes faste temperatur og k er en positiv konstant. dt (1) = k ( T T ) dt a) Giv en sproglig fortolkning af differentialligningen. Hvad udtrykker den sagt med ord? Inddrag heri begrebet proportionalitet. b) Hvornår i afkølingsprocessen vil temperaturen falde kraftigst i kaffen: I starten eller senere? Begrund svaret ud fra differentialligningen? c) Vi har tidligere studeret en forskudt eksponentiel vækst som løsning til differentialligningen y = b a y. Redegør for, hvorfor differentialligningen (1) netop er på denne form. Hjælp: Gang ind i parentesen i (1) og fortæl hvad y, a og b svarer til.

2 Erik Vestergaard www.matematikfysik.dk d) Som bekendt har differentialligningen y = b a y følgende løsning: b (2) f ( t) c e a = + t a hvor c er en arbitrær konstant, som afhænger af begyndelsesbetingelserne. Vis ved at oversætte hvad y, a og b svarer til, at den oprindelige differentialligning (1) har en teoretisk løsning på følgende form: (3) T ( t) = c e k t + T Den arbitrære konstant c kan bestemmes, hvis man har en begyndelsesbetingelse. Lad T 0 betegne kaffens temperatur til tiden t= 0. Vis nu, ved at indsætte t= 0 i (3), at den arbitrære konstant c er lig med T0 T. Indsættes denne værdi for c i (3), får vi alt i alt følgende teoretiske løsning til differentialligningen (1): (4) T ( t) ( T0 T ) e k = t + T hvor kaffens starttemperatur er T 0 og ivelsernes temperatur er T. Eksperimentel del Vi skal nu eksperimentelt undersøge, hvor godt modellen passer i praksis. Du skal have fat i noget dataopsamlingsudstyr og et program til at behandle data. Det kan fx være en Go Temp temperaturføler (fra firmaet Vernier) tilkoblet en computer via en USB indgang. Som program kan benyttes Logger Pro. a) Lav først en stabil opstilling, hvor temperaturføleren fastgøres i et stativ, så det hele tiden måler det samme sted i kaffen. Se evt. figuren på forsiden. b) Indstil programmet, så temperaturføleren foretager en måling for hver 30 sekunder (I Logger Pro kan det gøres via menuen Forsøg > Dataopsamling ). c) Opvarm noget kaffe i en kaffemaskine eller vand i en elkedel. Hæld det over i koppen, hvor temperaturføleren allerede er placeret. Start målingerne. Lad gerne forsøget køre i 2-3 timer. Databehandling Vi skal nu foretage et fit med en funktion på formen (4) ovenfor. Du kan enten vælge at gøre det direkte i dataopsamlingsprogrammet eller gøre det i CAS-programmet Maple. Hver har deres fordele. Hvis du blot skal foretage et fit er det som regel nemmest bare at blive i databehandlingsprogrammet. Skal du derimod foretage beregninger, er det bedst at få tingene over i Maple.

Erik Vestergaard www.matematikfysik.dk 3 I Logger Pro Her har du allerede data stående. Klik på ikonen Kurvetilpasning i værktøjslinjen. Tryk på knappen Definer funktion og skriv fittet (4) ind, som vist nedenfor. I stedet for et nedre indeks kan du skrive en underscore: (T_0-T_)*exp(-k*t)+T_. Tryk på knappen OK. Du vil herefter se, at der er defineret en ny funktion ovre i listen til venstre. Til højre ser vi tre parametre T_0, T_ og k. Programmet skal nu forsøge at afpasse disse, så grafen for fit-funktionen kommer til at ligge så tæt på målepunkterne som muligt. Det gøres ved at trykke på knappen Prøv tilpasning.

4 Erik Vestergaard www.matematikfysik.dk Tryk på OK for at få gennemført handlingen: Du kan nu læse værdierne for de tre parametre, der fik fittet til at blive bedst muligt. I Maple Vi skal først transportere data over i Micrrosoft Excel og derfra tage data over i Maple. 1. Marker alle måledata i Logger Pro ved at sætte cursoren i en af målepunkterne og trykke Ctrl+A. Kopier så data over i udklipsholderen med Ctrl+C. 2. Lav på computeren en mappe med navnet "Newtons afkølingslov". 3. Åben Excel. Sæt cursoren i cellen A1 og kopier alt fra udklipsholderen ind ved hjælp af Ctrl+V. Derved kommer tiderne i minutter ind i søjle A, mens temperaturerne i C anbringes i søjle B. Noter dig lige hvor langt de går ned. Gem filen i mappen fra punkt 2. 4. Åben Maple og gem filen i samme mappe som Excel filen. Skriv først en restart kommando og kald derefter pakken Statistics med with kommandoen. Vælg dernæst menuen Tools > Assistants > Import Data. Gå hen til mappen hvor Excel-filen ligger og tryk Next.

Erik Vestergaard www.matematikfysik.dk 5 Angiv celleområdet i Excel, som du vil importere, her A1:A361 (sidste række er 361). Tryk på Next: Tryk bare Next i næste dialogboks:

6 Erik Vestergaard www.matematikfysik.dk Undlad at skrive noget i Variable Name. Vi vil angive den på en anden måde senere. Tryk blot Done: Du skulle nu gerne have fået en mærkelig matrixting indsat i Maple. Højreklik på den og vælg Assign to a Name. Skriv store X i boksen og tryk på OK. Det skulle nu gerne så således ud i Maple: Tryk på Enter for at få cursoren ned på næste linje i Maple. Importer derefter på analog vis y-koordinaterne fra Excel-filen, altså start med Tools > Assistants > Import Data. Du skal importere området B1:B361 (eller hvor din søjle går til). Assign to a Name Y. Det skal nu se således ud:

Erik Vestergaard www.matematikfysik.dk 7 Vi skal nu til at foretage fit. Hertil har Maple en Fit kommando. Funktionen vi skal fitte med er ( ) ( 0 ) e k T t = T T t + T fra (4). Maple vil forsøge at tilpasse de tre frie parametre T 0, T og k, så funktionen på bedst måde tilpasses målepunkterne. Skriv nedenstående i Maple. Bemærk, at man kan tildele fittet til et funktionsnavn T ( t ) ved at højreklikke og vælge Assign to a Name. I plotdelen sammensættes et funktionsplot og et punktplot. Hvis du vil have plottet større, kan du blot hale i håndtagene i plotfeltet! Det gode ved at have det i Maple er, at du nu kan bruge CAS delen til at regne videre på fitfunktionen, om ønskeligt.

8 Erik Vestergaard www.matematikfysik.dk For den avancerede læser Til den avancerede læser vil vi slutte af med en teoretisk pointe: Argumenter hvorfor ( T ( t) T ) = T ( t) og brug det til at forklare hvorfor differentialligningen (1) er ækvivalent med følgende differentialligning: (5) d ( T T ) = k ( T T ) dt hvilken simplere type differentialligning tilfredsstiller funktionen g( t) = T ( t) T? Hvilken løsning fås for g( t )? Sæt udtrykket for løsningen lig med T ( t) T og isoler T ( t ). Hvilket udtryk giver det for den fuldstændige løsningen til (1). Konklusion: Hvis man ikke kender løsningerne til differentialligningen for den forskudte eksponentielle vækst i (1), kan man altså bruge dette lille fif til at reducere problemet til ét man kender!