Zurück Vor +Ebene Home Inhalt Index Hilfe

Wasserhöhe im Gefäß mit Zu- und Abfluß

Es soll die Wasserhöhe in einem Gefäß mit der Grundfläche A und mit Zufluß und Abfluß berechnet werden. Der Zufluß soll gegeben sein durch und der Abfluß durch , wobei w und k Proportionalitätskonstanten sind. Die Massenerhaltung führt auf eine lineare Differentialgleichung 1. Ordnung für die Wasserhöhe .

Ein Wasserbehälter mit Zu- und Abfluß

Die Anfangsbedingung ist: m. Die Zahlenwerte für die Konstanten sind:

Die Lösung erfolgt mit Hilfe der Laplace-Transformation in drei Schritten:

1. Transformation der Differentialgleichung in den Bildbereich:

mit Zahlenwerten:

2. Algebraische Lösung im Bildbereich:

woraus folgt:

Für muß eine Partialbruchzerlegung durchgeführt werden:

Zur Berechnung von A wird diese Gleichung mit multipliziert und gesetzt:

Entsprechend erhält man für B:

hat also die Form:

3. Rücktransformation in den Originalbereich mit Hilfe der Transformationstabellen:

Die Wasserhöhe in dem Behälter als Funktion der Zeit

Zurück Vor +Ebene Home Inhalt Index Hilfe

Copyright Verlag Harri Deutsch AG  Stöcker DeskTop Mathematik