WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ НАЦИОНАЛЬНАЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ УКРАИНЫ Методические указания к выполнению лабораторного практикума по дисциплине ‘‘Математические методы и модели в расчётах на ЭВМ’’ для студентов специальностей "Промышленная теплоэнергетика" и "Теплофизика" Днепропетровск НМетАУ 2000 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ НАЦИОНАЛЬНАЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ УКРАИНЫ Методические указания к выполнению лабораторного практикума по дисциплине ‘‘Математические методы и модели в расчётах на ЭВМ’’ для студентов специальностей "Промышленная теплоэнергетика" и "Теплофизика" Утверждено на заседании кафедры ТЭМП протокол № 30 от 18.10.2000 Днепропетровск НМетАУ 2000 2 УДК 681:3:51.001.57 Методические указания к выполнению лабораторного практикума по дисциплине ‘‘Математические методы и модели в расчётах на ЭВМ’’ для студентов специальностей "Промышленная теплоэнергетика" и "Теплофизика"/ Сост.: В.Л. Бровкин, В.А. Вехник – Днепропетровск: НМетАУ, 2000. – 69 с.

Методические указания содержат одиннадцать лабораторных работ по дисциплине ‘‘Математические методы и модели в расчётах на ЭВМ’’. Лабораторные работы предназначены для приобретения практических навыков решения математических и инженерных задач при помощи математического пакета MathCAD.

Методические указания предназначены для студентов специальностей "Промышленная теплоэнергетика" и "Теплофизика".

Составители: В.Л. Бровкин, канд. техн. наук, доц., В.А. Вехник, инж., аспирант.

Ответственный за выпуск В.И. Губинский, д-р техн. наук, проф.

Рецензент А.И. Михайлёв, д-р техн. наук, проф.

3 Лабораторная работа № 1 Простейшие вычисления и операции в среде MathCAD Цель работы:

1. Получить представление о назначении и возможностях программного средства MathCAD.

2. Приобрести навыки простейших алгебраических вычислений в среде MathCAD.

1. Общие сведения MathCAD (Mathematical Computer Aided Design – математическая система автоматизированного проектирования) – программное средство, предназначенное для решения математических задач, построения графиков функций и оформления полученных результатов. Документы (WorkSheets), созданные в среде MathCAD, могут содержать ‘‘работающие’’ математические формулы, записанные в естественном виде, разнообразные графики функций и различные иллюстративные материалы (рисунки, фотографии, анимацию).

Пользовательский интерфейс системы создан так, что пользователь, имеющий элементарные навыки работы с Windows-приложениями, может сразу начать работу с MathCAD. Интерфейс системы внешне напоминает интерфейс широко известных текстовых процессоров Word под Windows.

Окно MathCAD с загруженным рабочим документом показано на рисунке 1.1.

Главной отличительной чертой систем класса MathCAD является то, что описание математических задач и результатов их вычислений производится при помощи привычных математических формул и знаков. Это делает документ, видимый на экране дисплея (см. рис. 1.1), чрезвычайно похожим на странички текста из математических книг и научных статей.

Чрезвычайная простота интерфейса MathCAD сделала его одним из самых популярных и, безусловно, самым распространённым в студенческой среде математическим пакетом.

В среде MathCAD доступны более двухсот операторов и логических функций, предназначенных для численного и символьного решения технических проблем различной сложности. MathCAD содержит:

1. обширную библиотеку встроенных математических функций;

2. инструменты построения разнообразных графиков;

3. средства создания текстовых комментариев и оформления отчётов;

4. конструкции, подобные конструкциям языков программирования, позволяющие писать программы для решения задач, которые невоз можно или очень сложно решить стандартными инструментами пакета;

5. удобно организованную интерактивную систему получения справки и оперативной подсказки.

Рис 1.1. Окно MathCAD 7 Pro с загруженным рабочим документом 2. Графический интерфейс пользователя MathCAD Под графическим интерфейсом пользователя подразумевается совокупность средств графической оболочки MathCAD, обеспечивающих легкое управление системой, как с клавиатуры, так и с помощью мыши. К элементам графического интерфейса пользователя относятся меню, кнопки инструментальных панелей, шаблоны различных математических операций, линейки прокрутки (скроллинга) и т. д.

Рассмотрим подробнее элементы графического интерфейса пользователя MathCAD.

Верхняя строка окна системы содержит указание на имя системы или текущего открытого окна. Следующая строка содержит позиции главного меню. Перечислим их:

File – работа с файлами, сетью Internet и электронной почтой;

Edit – редактирование документов;

View – изменение средств обзора и включения/выключения элементов интерфейса;

Insert – вставка объектов и их шаблонов (включая графику);

Format – изменение формата (параметров) объекта;

Math – управление процессом вычислений;

Graphics – работа с графическим редактором;

Symbolic – выбор операций символьного процессора;

Window – управление окнами системы;

Books – работа с электронными книгами;

Help – работа со справочной базой данных о системе.

Команды главного меню описаны в Приложении.

Если какая-либо позиция главного меню делается активной, она выводит ниспадающее подменю со списками доступных и недоступных (но возможных в дальнейшем) операций (команд). Доступные в данный момент операции даны чётким шрифтом, а недоступные – шрифтом с характерным затемнением, но позволяющим всё же прочесть название операций.

Работа с документами MathCAD обычно не требует обязательного использования возможностей главного меню, так как основные из них дублируются кнопками быстрого управления. Их можно выводить на экран или убирать с него с помощью соответствующих опций меню View.

Чаще всего используются три панели, содержащие такие кнопки: панель инструментов (дублирующая ряд наиболее распространённых команд и операций), панель форматирования (для выбора типа и размера шрифтов и способа выравнивания текстовых комментариев) и панель математических операций (для выбора палитр математических операций). Эти панели видны на рис. 1.1 под строкой главного меню.

На рис. 1.2 указано назначение кнопок панели инструментов:

Ниже панели форматирования расположена панель математических операций:

Математические операции в MathCAD разделены на группы и щелчок на каждой кнопке панели математических операций открывает другую панель – палитру, на которой собственно и расположены кнопки математических операций соответствующей группы. Более подробно палитры математических операций описаны в последующих лабораторных работах.

Рис. 1.2. Назначение кнопок панели инструментов 3. Понятие о входном языке системы MathCAD Общение пользователя с системой MathCAD происходит на некотором промежуточном математически ориентированном языке визуального программирования - входном языке. Многие математические записи в этом языке вводятся просто через шаблоны соответствующих операторов. Этот язык настолько приближен к математическому языку описания вычислительных задач, что практически не требует их программирования. Нужно лишь точное описание алгоритма решения задачи.

Операторы – это специальные символы (+, –, /, *, = и т. д.), указывающие на выполнение тех или иных операций над данными – операндами.

Последние могут быть представлены константами или переменными – объектами с именами, хранящими данные определенного типа и значения.

Функция – объект входного языка, имеющий имя и параметры, указываемые в круглых скобках. Имя функции отождествляется с соответствующей математической функций, – например sin(x) – это функция вычисления синуса аргумента х. Отличительной чертой функции является возврат значения (результата вычисления функции) в ответ на обращение к ней.

Операторы и функции используются для создания математических выражений – формул, которые могут вычисляться в численном или символьном виде.

4. Работа с формульным редактором Фактически система MathCAD интегрирует в себе три редактора: формульный, текстовый и графический. Для запуска формульного редактора достаточно установить курсор мыши в любом свободном месте окна редактирования и щелкнуть левой клавишей. Появится курсор в виде маленького красного крестика. Его можно перемещать клавишами перемещения курсора.

Курсор указывает место, с которого можно начинать набор формул – вычислительных блоков. В зависимости от места расположения курсор может менять свою форму. Так в области формул курсор превращается в синий уголок, указывающий направление и место ввода.

Примеры выполнения работы 12 I. Вычислить значения арифметических выражений 49 + и 49 +, для 4 чего:

1) Щёлкните мышью по любому месту в рабочем документе – в поле появится крестик, обозначающий позицию, с которой начинается ввод.

2) Введите с клавиатуры символы в следующей последовательности:

49 + 12 / 4 =. MathCAD вычислит значение выражения и выведет справа от знака равенства результат.

Необходимо запомнить правило: Нажатие клавиши = имеет двоякое действие. Если переменная используется впервые, то знак = будет автоматически заменён на := (знак присвоения, который также вызывается нажатием клавиши : ). Если знак = ввести после выражения, либо уже существующей переменной, то будет выведено их значение.

3) Щёлкните мышью справа внизу возле цифры 4 и нажмите клавишу . Введите цифру 5 и щёлкните мышью вне выделяющей рамки.

II. Удаление выражения из рабочего документа.

1) Щёлкните мышью по любому месту в выражении и нажимайте клавишу до тех пор, пока всё выражение не будет выделено угловой синей рамкой.

2) Нажмите клавишу (поле ввода окрасится в чёрный цвет) и, нажав клавишу , удалите выделенное.

III. Вычислить длину вектора, если его проекции на координатные оси 0-X, 0-Y и 0-Z равны соответственно X = 0,5 м., Y = 1,3 м., Z = 1 м. Рас2 2 чётная формула d = X + Y + Z.

1) Щёлкните мышью по свободному месту в рабочем документе и введите с клавиатуры х : 0.5 * m и щёлкните по свободному месту вне поля ввода. Здесь m означает размерность величины в метрах.

Необходимо запомнить правило: Основные размерности обозначаются в MathCAD следующим образом: m – метр, kg – килограмм, s – секунда, J –Джоуль, W – Ватт, K – Кельвин.

2) Аналогично введите значения проекций Y и Z.

3) Установите курсор в любом свободном месте документа ниже выражений для X Y и Z и нажмите клавишу с изображением обратного слеша ( \ ), либо нажмите кнопку с изображением калькулятора, которая находится на панели инструментов, и выберите в раскрывшемся меню кнопку с изображением квадратного корня.

4) Введите в шаблон (чёрный прямоугольник) под знаком корня выражение X ^ 2 +Y ^ 2 + Z ^ 2 =.

5) Теперь сохраните созданный документ на жёстком магнитном диске, для чего выберите в меню File команду Save (Сохранить), либо нажмите клавишу [F6].

Совет: Удобнее всего сохранять файл в своей личной папке (предварительно создав её) под именем, соответствующим номеру лабораторной работы.

Задание для самостоятельной работы A + B Вычислить выражение, значения А, В и С которого взять из Cтаблицы 1.1 согласно порядковому номеру студента по журналу.

Таблица 1.Варианты заданий для самостоятельной работы № № X Y A B C X Y A B C вар. вар.

X Y 1 -0.1 -3 9 0.2 Y X Y Y X X AY2 2 1,4 10 5 -B X X -X AX A X A 2 3 8 5 2,5 11 1,8 X Y X X y1 1 4 4,5 Y B B 12 1 4,X 4 X Y X X 1 1 5 3 0,9 13 4,3 X Y Y AX A X A X 1 X A X X A 6 4 8,1 14 7,X 2 X Y X Y Y AB2 X Y 3 7 3,2 15 4 6,7 9,X X Y A3 X X Y X A X A 3 3 8 34 3,6 XY 16 5,X X Y Y X A Y Требования к отчёту Отчет о лабораторной работе должен включать цель работы, кратко оформленный реферат разделов 1 – 4, описание команд меню File и View из Приложения и протокол действий, самостоятельно выполняемых студентом на компьютере. Рабочий документ выполнения лабораторной работы должен быть сохранён на ПЭВМ в личной папке студента.

При сдаче работы студент должен продемонстрировать практическое умение выполнять простейшие расчёты в среде MathCAD и ответить на следующие контрольные вопросы:

1. Назначение программного средства MathCAD 2. Что называется графическим интерфейсом пользователя MathCAD Из каких элементов он состоит 3. Для чего предназначена панель инструментов Какие кнопки она содержит 4. Что представляет из себя входной язык системы MathCAD 5. Что называется переменной, функцией Как присвоить значение переменной 6. Какие редакторы интегрирует в себе система MathCAD 7. Как в среде MathCAD возвести число в степень, и вычислить значение квадратного корня 8. Как удалить какое-либо выражение из рабочего документа 9. Какие бывают формы курсора в MathCAD Что они обозначают 10. Какое действие вызывает нажатие клавиши = 11. Как указать размерность переменной Как обозначаются основные размерности 12. Как сохранить документ в файле на жёстком диске Как открыть другой документ, хранящийся на жёстком диске Лабораторная работа № Графики функций, текстовые блоки и массивы в среде MathCAD Цель работы:

1. Ознакомиться с графическим и текстовым редакторами программного средства MathCAD.

2. Приобрести практические навыки построения графиков, таблиц и оформления текстовых блоков в среде MathCAD.

1. Общие сведения Для создания графиков в системе MathCAD имеется программный графический процессор, который позволяет строить самые разные графики, например графики в декартовой и полярной системах координат, трёхмерные поверхности, графики уровней и т. д.

Для построения графиков используются шаблоны, перечень которых содержится в подменю Graph меню Insert, кроме того, панель, содержащую кнопки шаблонов графиков, можно вызвать нажатием кнопки, которая находится в математической панели.

Большинство параметров графического процессора, необходимых для построения графиков, по умолчанию задается автоматически. Поэтому для начального построения графика того или иного вида достаточно только задать тип графика. В подменю Graph содержится список из семи основных типов графиков. На рис. 2.1 показана палитра графиков, название кнопок которой соответствует пунктам подменю Graph меню Insert:

Рис. 2.1. Палитра графиков X–Y Plot– создать шаблон двумерного графика в декартовой системе координат;

Polar Plot – создать шаблон графика в полярной системе координат;

Surface Plot– создать шаблон для построения трехмерного графика;

Contour Plot– создать шаблон для контурного графика трехмерной поверхности;

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.