Newtons avkjølingslov og drapsoppklaring

Del 2, alle hjelpemidler

Newtons avkjølingslov og drapsoppklaring

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

CSI: Crime Scene Investigation

I en kriminalserie på TV ble et drapsoffer funnet kl. 11.00. Kroppstemperaturen ble da målt til 30 ∘C. Rommet der den drepte ble funnet, hadde hatt en konstant temperatur på 22 ∘C siden mordet skjedde.

Vi lar kroppstemperaturen være y(t) grader Celsius t timer etter at den døde ble funnet.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Ifølge Newtons avkjølingslov er temperaturendringen per time proporsjonal med differansen mellom kroppstemperaturen og romtemperaturen. Forklar at dette gir differensiallikningen

y′=−k(y−22)derk>0
Hjelpemiddelkrav: For hånd

Forklar at y(0)=30, og løs differensiallikningen ved regning.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

En time etter at den døde ble funnet, ble kroppstemperaturen målt til 28 ∘C. Bruk dette til å bestemme konstanten k.

Vi antar at drapsofferet hadde en kroppstemperatur på 37 ∘C like etter at døden inntraff.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bruk y(t) til å anslå når drapet ble utført.

Fasit

Se forklaring

y(t)=22+8⋅e−kt

k=ln⁡(43)≈0,2877

Drapet skjedde ca. kl. 08:49

LøsningsforslagKI-generert

Newtons avkjølingslov sier at temperaturendringen per time, y′, er proporsjonal med differansen mellom kroppstemperaturen y og romtemperaturen 22 ∘C. Det gir

y′=k1⋅(y−22)

for en proporsjonalitetskonstant k1. Siden kroppen er varmere enn rommet (y>22) rett etter dødsfallet, avtar temperaturen, altså y′<0. Da må k1 være negativ. Vi skriver k1=−k med k>0, og får

y′=−k(y−22),k>0

Tidspunktet t=0 er valgt til det tidspunktet den døde ble funnet. Da var kroppstemperaturen målt til 30 ∘C, altså y(0)=30.

Differensiallikningen y′=−k(y−22) er separabel. Vi separerer variablene og integrerer:

dyy−22=−kdt
∫1y−22dy=∫−kdt
ln⁡|y−22|=−kt+C
y−22=A⋅e−kt,A=±eC
y(t)=22+A⋅e−kt

Vi bruker y(0)=30 til å bestemme A:

30=22+A⋅e0⇒A=8

Dette gir

y(t)=22+8⋅e−kt

Vi vet at y(1)=28. Setter vi dette inn i uttrykket fra b), får vi likningen

22+8⋅e−k⋅1=28

Løser vi denne i GeoGebra CAS (se f(t) := 22 + 8e^{-kt} og Løs(f(1)=28, k) i utklippet), finner vi

k=ln⁡(43)≈0,2877

CAS-løsning for k og t

Vi antar at kroppstemperaturen var 37 ∘C like etter dødsfallet, altså y(t)=37 for tidspunktet t da drapet ble utført (målt i timer relativt til funnetidspunktet t=0, som var kl. 11.00). Vi setter y(t)=37 inn i modellen med k≈0,2877 og løser med CAS (samme utklipp som over, linje 4):

22+8⋅e−0,2877t=37⇒t≈−2,185

Siden t er negativ, betyr det at drapet skjedde ca. 2,185 timer før kl. 11.00, altså ca. 2 timer og 11 minutter før. Det gir

Drapstidspunkt≈kl. 08:49

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Tastatursnarveier

Navigasjon

⌘K / Ctrl+K
Åpne søk
G F
Gå til Fag
G E
Gå til Eksamener
G T
Gå til Temaer
G K
Gå til Kompetansemål
G H
Hjem
?
Vis snarveier

I oppgave

←/→ · J/K
Forrige / neste oppgave
0
Marker som ikke prøvd
1
Marker som prøvd
2
Marker som trenger hjelp
3
Marker som ferdig
S
Vis / skjul løsningsforslag
A
Legg til i liste
N
Skriv notat
Esc
Tilbake / avslutt