微分方程式・積分方程式

トリチェリ(Torricelli)の定理から,水の流出速度vは次式で与えられる。

v=√2gh   (2)

水の流出速度は水位の変化(-⊿h:減少なので負号を付ける。)の速度に比例しているとみなせるから,-⊿h/⊿tは√hに比例すると推論される。

-⊿h/⊿t ∝√h   (3)             ∝:比例の関係を意味する。

Q5,式(3)が成り立つかどうかを確かめよ。

式(2)から次式が導かれる。

-dh/dt =k√h   (4)

このような速度表現を微分速度式という。 k は速度定数と呼ばれる。この速度式,すなわち考え方(モデル)を検証することは,式(4)を積分して得られる次式の成立を確かめることと同じである。式(5)のような表現を積分速度式という。

√h 0 -√h=(k/2)t   (5)

Q6,縦軸に√h0-√h,横軸にtを描き,式(5)の成立を確かめよ。