280
эюстярилян ядяди цсулларла MatLAB системляриндя щесабламалы.
Тапшырыг вариантлары
1.
dx
x
,
,
6
1
8
0
2
1
2
1
2.
dx
x
)
x
sin(
)
x
(
,
1
5
0
2
1
3.
dx
x
0
2
1
4.
dx
e
x
)
,
x
(
tg
x
,
1
5
0
5
0
5.
dx
x
0
2
2
1
6.
dx
x
)
x
cos(
,
1
5
0
2
2
7.
dx
e
x
x
1
0
3
2
8.
dx
e
x
x
cos
x
,
1
5
0
2
1
9.
dx
e
x
x
1
0
2
2
10.
dx
e
x
)
x
ln(
x
1
0
1
11.
dx
)
x
(
xtg
,
6
0
0
2
1
12.
dx
e
x
)
x
(
ln
x
1
0
2
1
13.
dx
e
x
x
x
1
0
2
1
1
14.
dx
e
x
)
x
ln(
x
2
1
0
1
15.
dx
)
x
sin(
x
x
1
0
2
4
1
16.
dx
)
x
ln(
)
x
(
xtg
,
5
0
0
2
1
1
17.
dx
)
x
cos(
x
x
1
0
2
4
1
18.
dx
)
x
(
arctg
x
x
1
0
2
4
1
19.
dx
)
x
cos(
x
x
1
0
2
2
4
1
20.
dx
e
)
x
cos(
x
x
x
1
0
2
4
1
21.
dx
x
arctgx
1
0
2
1
22.
dx
x
x
ln
x
x
,
5
1
0
2
2
2
2
4
1
281
23.
1
2
1
dx
)
x
ln
(
x
x
ln
24.
75
0
0
1
2
2
1
,
)
x
(
dx
e
x
x
sin
25.
1
0
3
1
3
1
3
dx
)
ln(
x
x
x
26.
1
0
dx
tgx
x
x
x
27.
2
3
0
2
1
dx
x
x
arcsin
28.
1
0
1
1
dx
x
)
x
ln(
x
x
x
x
29.
2
1
0
13
,
dx
)
x
arccos
cos(
30.
5
2
0
1
,
x
x
dx
)
x
ln(
x
FƏSIL 10
ADI DİFERENSİAL TƏNLİKLƏRİN HƏLLİ
________________________________________________________
10.1. Dinamik sistemlərin diferensial tənliklərlə
yazılışı
Dinamik obyektlərin koordinatları zamana görə dəyişdiyindən onların
modellərinə giriş və çıxış dəyişənlərinin sürəti, təcili və s., yəni zamana görə
birinci, ikinci və daha yüksək tərtibli törəmələri daxil olur. Axtarılan funksiya,
yəni məchulun törəmələrinin daxil olduğu tənlik diferensial tənlik adlanır.
Diferensial tənliklər ingilis alimi İsaak Nyuton (1642
1727) tərəfindən
ixtira
olunmuşdur. O, deyirdi:
təbiətin qanunları diferensial tənliklərlə ifadə
olunmalıdır
.
Məchul bir dəyişənli funksiya
)
t
(
y
olarsa, diferensial tənlik
adi
diferensial tənlik, çoxdəyişənli funksiya
)
t
,
,
x
,
x
(
y
2
1
olduqda isə
xüsusi
törəməli və ya paylanmış parametrli
diferensial tənlik adlanır. Aşağıda uyğun
tənliklər göstərilmişdir:
);
,
(
)
(
t
y
f
dt
t
dy
).
,
,
(
)
,
(
)
,
(
t
x
y
f
t
t
x
y
x
t
x
y
Naməlum (məchul)
)
t
(
y
və
)
t
,
x
(
y
funksiyaları bu tənliklərin həlli nəticə-
sində tapılır. Biz adi diferensial tənlikləri öyrənəcəyik.
10.2. Diferensial tənliklərin tərtib olunmasına
aid misallar
282
1. Əgər isti cisim tez, soyuq cisim isə gec soyuyursa, onda soyuma sürəti,
yəni temperaturun zamana görə dəyişməsi cismin baxılan anda
)
t
(
x
temperaturundan asılı olacaqdır. Onda soyuma tənliyi:
,
)
t
(
kx
dt
)
t
(
dx
(10.1)
burada
0
k
mütənasiblik əmsalıdır. Mənfi işarəsi temperaturun azalmasını
göstərir. Bu halda tənliyin həllindən tapılacaq məchul
)
t
(
x
-dir.
2. Fərz edək ki, nohurdakı balıqların artım sürəti onların ümumi sayı x ilə
düz mütənasibdir. Onda artım tənliyi:
kx
dt
dx
. (10.2)
Əgər artım sürəti fərdlərin ümumi sayına yox, cütlərin (dişi-erkək) sayına
mütənasibdirsə, bu daha təsirli faktor olduğundan artım sürətinin
2
х
kəmiy-
yətindən asılılığını daha adekvat (uyğun) hesab etmək olar:
2
kx
dt
dx
. (10.3)
Bu tənlik həm də ona görə daha adekvatdır ki,
х
-in böyük qiymətlərində
artım daha sürətlə (partlayış), kiçik qiymətlərində isə
olduqca yavaş gedir.
3. Nyutonun
birinci qanununa (ətalət qanunu) əsasən kənar qüvvələrin
təsirinə məruz qalmayan maddi nöqtənin təcili sıfıra bərabərdir:
0
dt
x
d
2
2
. (10.4)
Bu halda
)
t
(
x
məsafəni xarakterizə edir.
4. Nyutonun
ikinci qanununa əsasən hərəkət tənliyini aşağıdakı şəkildə
yazmaq olar:
F
dt
x
d
m
2
2
.
(10.5)
4.1. Əgər cismin cazibə qüvvəsi altında
sərbəst düşməsinə baxılırsa, onda
Qalileyə görə qüvvə
mg
F
olduğundan hərəkət tənliyi
g
)
t
(
x
. Bu tənliyi
inteqrallasaq, sürətin dəyişməsini
1
C
gt
)
t
(
x
, bir dəfə də inteqrallasaq
hündürlüyün dəyişmə tənliyini alarıq:
2
1
2
C
t
C
t
2
g
)
t
(
x
)
t
(
h
.
Burada
1
C və
2
C inteqrallama sabitləri olub ilkin
0
t
anında cismin
vəziyyətindən, yəni hündürlüyün
0
h
)
0
(
h
və sürətin
0
h
)
0
(
h
başlanğıc
qiymətlərindən asılıdır. Fərz edək ki, başlanğıc sürət
0
h
0
. Bu qiymətləri
283
yuxarıdakı ifadədə yerinə yazıb alınmış tənliklər sistemini həll etsək, taparıq:
0
C
1
,
0
2
h
C
. Bu halda hündürlüyün dəyişmə qanunu
2
0
t
2
g
h
)
t
(
h
,
0
h
h
0
.
4.2. Havanın müqavimətini nəzərə alıb, fərz edək ki, müqavimət qüvvəsi
cismin düşmə sürətinə mütənasibidir:
v
F
m
,
const
havanın müqavi-
mətini nəzərə alan sabit əmsaldır. Bu qüvvənin qravitasiya
mg
F
q
qüvvəsinin
əksinə yönəldiyini nəzərə alsaq, yekun qüvvə:
v
mg
F
F
F
m
q
.
Baxılan hal üçün cismin hərəkətinin sürətin dəyişməsinə nəzərən yazılmış
diferensial tənliyi:
v
mg
dt
dv
m
.
Və ya
g
av
dt
dv
,
m
a
,
const
g
(10.6)
Şəkil 10.1-də 4.1 və 4.2 halları üçün cismin
düşmə diaqramları göstərilmişdir. Cazibə
qüvvəsinin təsiri altında sürətartdıqca havanın
da müqaviməti artaraq cismi tormozlamağa
başlayacaq. Yəni
const
v
olacaqdır.
Qərarlaşma sürətini tapmaq üçün burejimdə
0
v
lduğunu nəzərə alıb, onu (10.6)
tənliyində yerinə yazaq. Onda
0
g
av
.
Buradan
mg
v
. Bu ifadə
0
v
)
t
(
v
sürətinin dəyişməsindən asılı
olmayıb sabitdir.Fərz edək ki,
kq
10
m
,
s
/
kq
2
və məlum olduğu kimi,
sərbəstdüşmə
təcili
2
s
/
m
8
,
9
g
.
Onda
qərarlaşma
sürəti
s
/
m
49
2
/
8
,
9
10
v
q
. Cisim müəyyən vaxtdan sonra sabit sürəti ilə
düşməyə başlayacaqdır. Əlbəttə, əgər cisim bu vaxta qədər yerin səthinə
çatmazsa. Göstərilən xüsusiyyət paraşutçuya və cismin mayedə batmasına da
aiddir (Stoks qanunu).
Şəkil 10.2-də (10.6) diferensial tənliyinin müxtəlif başlanğıc
0
v
)
0
(
v
şərtlərində
)
t
(
v
həllər ailəsi göstərilmişdir. Şəkil 10.3-də Simulinkdə həll
sxemi göstərilmişdir.
m
mg
m
mg
v
a)
b)
Dostları ilə paylaş: