oral bac Dans quelle mesure les équations différentielles permettent-elles de modéliser l'évolution de la température d'un corps ?
Publié le 30/05/2024
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Dans quelle mesure les équations différentielles permettent-elles de
modéliser l'évolution de la température d'un corps ?
I-
Intro
Vous est-il déjà arrivé, après avoir chauffé votre thé ou café au microondes, de devoir attendre qu'il refroidisse avant de pouvoir le boire ?
Saviez-vous que ce temps d'attente peut être calculé grâce à un outil
mathématique appelé équations différentielles ? Ces équations,
essentielles en mathématiques et dans les sciences appliquées,
permettent de modéliser une grande variété de phénomènes physiques, y
compris l'évolution de la température d'un corps.
La capacité à prédire et
contrôler la température et utile dans de nombreux domaines, telle que la
météorologie, la médecine ou encore la cuisine.
Les équations
différentielles permettent de traduire les lois de la physique en
expressions mathématiques, offrant ainsi un outil puissant pour analyser
et prévoir l'évolution des systèmes thermiques.
Parmi ces phénomènes, le
refroidissement d'un corps, tel qu'un café chaud laissé à température
ambiante, peut être étudié grâce aux équations différentielles.
C’est dans ce contexte que nous nous demanderons dans quelle mesure
les équations différentielles permettent-elles de modéliser l’évolution de la
température d’un corps ?
Dans un premier temps nous commencerons par définir ce qu’est une
équation différentielle et pourquoi elle est essentielle pour la modélisation
de phénomène physiques.
Ensuite, nous mettrons en équation le problème
de refroidissement d’un café en utilisant la loi de refroidissement de
Newton.
Enfin, nous résoudrons cette équation et interprèterons les
résultats.
Part 1 : Définition équation différentielle
Une équation différentielle est une équation dont l’inconnu est une
fonction.
Elle relie une fonction à ses dérivées.
Les dérivées représentent
les taux de changement de la fonction, et l'équation différentielle décrit
comment ces taux de changement sont liés entre eux.
En d'autres termes,
elle permet de modéliser comment une certaine quantité évolue au fil du
temps ou en fonction d'une autre variable.
Elles sont utiles pour modéliser
des phénomènes naturels, physiques, biologiques ou économiques qui
évoluent dans le temps ou l’espace mais nous allons plus nous intéresser
à son utilisation pour décrire les variations de....
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