Diferansiyel Denklemler · 4. Ünite

4. Ünite Deneme Sınavı: Yüksek Mertebeden Denklemlerin Uygulamaları

20 çoktan seçmeli soru · 3 konu · cevaplar ve çözümler sınavı bitirince

Sınavdaki konular

  1. Mekanik Titreşimler (Serbest ve Sönümlü) (7 soru)
  2. Zorlanmış Titreşimler ve Rezonans (7 soru)
  3. Elektrik Devreleri (RLC Devreleri) (6 soru)

Deneme sınavı nasıl işler?

Örnek sorular

Soru 1

Sürtünmesiz bir yay–kütle sisteminde kütle $4$ katına çıkarılıyor; yay ve başlangıç koşulları aynı. Doğal frekans $\omega_0$ ve periyot $T$ nasıl değişir?

  1. $T$ değişmez, çünkü ağırlık da orantılı artar ve yay bunu dengeler
  2. $T$ $4$ katına çıkar
  3. $T$ yarıya iner
  4. $T$ dörtte birine iner
  5. $\omega_0$ yarıya iner, $T$ iki katına çıkar

Doğru cevap: E

Çözüm

1. $\omega_0 = \sqrt{k/m}$ ve $T = 2\pi\sqrt{m/k}$; periyot $m$'nin karekökü ile orantılıdır.
2. $m \to 4m$ ise $\omega_0 \to \omega_0/2$ ve $T \to 2T$. Doğru cevap E.
Çeldiriciler: "T değişmez" (ağırlığın denge konumunu kaydırdığı ama titreşim denklemine girmediği doğru, ama $m$ eylemsizlik olarak $y''$ çarpanıdır); "4 katı" (karekök yerine doğrudan orantı); "yarıya" ve "dörtte bire" (ters orantı).

Soru 2

$c > 0$ olan bir yay–kütle sistemi $F_0\cos\omega t$ ile sürülüyor ve $y(0) = y'(0) = 0$ ile başlatılıyor. Uzun süre sonra ($t \gg 2m/c$) yanıt hakkında hangisi doğrudur?

  1. Yanıt sürücünün frekansı $\omega$ ile salınır ve başlangıç koşullarından bağımsızdır.
  2. Yanıt sönümlü doğal frekans $\omega_d$ ile salınır ve başlangıç koşullarına bağlıdır.
  3. Yanıt doğal frekans $\omega_0$ ile sabit genlikli salınır.
  4. Yanıt $\omega$ ve $\omega_0$ bileşenlerinin toplamı olarak vurularla sürer.
  5. Yanıtın tamamı söner ve kütle denge konumunda durur.

Doğru cevap: A

Çözüm

1. $y = y_h + y_p$. Homojen (geçici) kısım $c > 0$ iken $e^{-ct/(2m)}$ ile sıfıra gider.
2. $t \gg 2m/c$ için geriye özel (kalıcı) çözüm $y_p = R\cos(\omega t - \varphi)$ kalır. Sürücü sürdüğü için sönmez.
3. $R$ ve $\varphi$ yalnızca $m, c, k, F_0, \omega$'ya bağlıdır; başlangıç koşulları yalnızca $y_h$'nin sabitlerinde görünür. Cevap A.
Çeldiriciler: $\omega_d$ ve $\omega_0$ frekansları geçici kısımda yaşar ve söner (geçici kısmın kalıcı olduğunu sanmak). Vuru yalnızca $c = 0$ iken sürer. Yanıtın tamamının sönmesi sürücüyü unutmaktır.

Sınavın tamamı Diferansiyel Denklemler dersini derslerine ekleyince açılır.

Diferansiyel Denklemler: tüm konular ve deneme sınavları