37302

Инженерный анализ моделей технических систем с помощью MathCAD

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Освоить программу MathCAD и получить практические навыки ее использования при инженерном анализе моделей технических систем.

Русский

2013-09-24

72.5 KB

3 чел.

1. Цель

Освоить программу MathCAD и получить практические навыки ее использования при инженерном анализе моделей технических систем.

2. Программа работы

1. Изучить ключевые понятия по содержанию работы и ознакомиться с основными принципами инженерных расчетов в программном пакете MathCAD.

3. Получить у преподавателя исходные данные для расчета, внести их в отчет и записать последовательность и особенности их введения в компьютер.

4. Запустить программу MathCAD, изучить ее интерфейс, приемы численных и символьных преобразований.

5. Освоить выполнение простых математических вычислений с использованием программы MathCAD на примере общего задания (выполняется совместно с преподавателем).

6. Выполнить индивидуальное задание, полученное у преподавателя.

7. Оформить отчет, продемонстрировать его преподавателю.

3. Исходные данные для индивидуального задания

Вариант 3

1. Найти частную производную

2. Найти сумму матриц

и

3. Сократить дробь

4. Построить график функции

4. Последовательность выполнения общего задания

1) Запустите Mathcad с помощью Пуск – Программы - MathSoft Apps – Mathcad. После запуска программы вы увидите чистый лист, где курсор представлен в виде красного крестика.

2) Установите курсор в начало страницы и введите простое арифметическое выражение: 12345+(678455*25)/3.5 - cos(π)+exp(123)= и нажмите Enter. Значок π  вставляется следующим образом. Установите курсор на позицию, куда нужно вставить символ. На панели инструментов выберите пиктограмму Arithmetic Palette и в появившемся окне щелкните левой клавишей мыши по нужному значку. После знака "=" появится значение данного выражения. Щелкните левой кнопкой мыши на только что введенное выражение. Оно выделится черной рамкой. Наведите курсор на эту рамку и, удерживая нажатой левую клавишу мыши, переместите выражение вниз страницы.

Решение: .

3) Создайте новый документ с помощью File - New - Blank Worksheet. Произведите сложение двух векторов. Для ввода вектора воспользуйтесь меню Insert - Matrix, установите Rows=3 и Columns=1. Сложите векторы:  и .

Решение: .

4) Создайте матрицу 3x3 (создается аналогично вектору, но установите Columns=3) . Произведите вычитание матрицы  из первой матрицы.

Решение: .

Скопируйте получившуюся матрицу и умножьте ее на .

Решение: .

5) Вычислите значение следующего выражения: . Для ввода математических символов воспользуйтесь пиктограммами Calculus Palette и Arithmetical Palette. После ввода выражения вставьте "=" и нажмите Enter.

Решение: .

6) Вычислите значение производной от выражения . Для этого после ввода выражения выделите в нем x и выберите меню Symbolics – Variable - Differentiate. Под записью вашего выражения появится запись его производной.

Решение: .

7) Вычислите неопределенный интеграл от  по x. Для этого снова выделите x и выберите Symbolics – Variable - Integrate.

Решение: .

8) Вычислите определенный интеграл  (аналогично пункту 8).

Решение: .

9) Создайте новый рабочий лист Mathcad. Произведите символьное преобразование интеграла . Для этого после ввода выражения нажмите Ctrl и точку (при английской раскладке клавиатуры), а затем щелкните мышью за границей выражения. Mathcad отобразит упрощенную версию первоначального выражения.

Решение: .

10) Проведите символьное преобразование массива .

Решение: .

11) Произведите символьное преобразование для .

Решение: .

12) Проведите символьное преобразование для .

Решение: .

13) Найдите решение уравнения . Для этого введите уравнение, используя для ввода символа равенства кнопку "=" из плавающей панели, вызываемой нажатием кнопки Evaluation and Boolean Palette на панели Math Palette. Далее выделите в данном уравнении x, и воспользуйтесь меню Symbolics – Variable - Solve.

Решение: .

5. Последовательность выполнения индивидуального задания

1) Находим частную производную для . Для этого после ввода выражения выделите в нем x и выберите меню Symbolics – Variable - Differentiate. Под записью выражения появится запись его производной . Далее делаем то же самое: . Теперь выделите у и выберите меню Symbolics – Variable – Differentiate. Появится ответ: .

2) Находим сумму матриц  и . Для этого привяжем данные матриц к буквенным значениям А и В. Затем просто складываем их .

3) Сократите дробь: . Для этого выделяем всю дробь и выбираем в меню Symbolics – Simplify. Ниже появится ответ: .

4) Построить график функции: .  Для этого вводим функцию, затем заходим в меню Insert - Graph - X-Y Plot. Появится график без данных, по оси ординат обозначаем ось как y(x), по оси абсцисс – х. График автоматически построится.

6. Выводы


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

73208. Дисперсия света 170.5 KB
  Под действием энергии электромагнитной волны электроны атомов, молекул и ионов среды начинают совершать гармонические колебания и становятся источником вторичных электромагнитных волн. Электроны атомов, молекул и ионов – это внешние, слабосвязанные электроны называются оптическими электронами.
73209. Тепловое излучение 162.5 KB
  Энергетической светимостью тела называется поток энергии мощность светового излучения испускаемый единицей поверхности излучающего тела по всем направлениям. Энергетическая светимость является функцией частоты длины волны и температуры тела...
73210. Квантовые свойства электромагнитного излучения 270 KB
  Столетов провел подробное исследование по изучению действия света на заряженные тела. Выводы из опытов Столетова: Под действием света вещество теряет только отрицательный заряд. Число фотоэлектронов вырываемых с катода за единицу времени пропорционально интенсивности света.
73211. Строение атома 178.5 KB
  В середине века атомистическая теория имела мало сторонников. Однако уже в начале XVIII века было показано, что многим до того времени непонятным свойствам вещества удается дать объяснение в рамках атомистической гипотезы, исходя из общих законов механики.
73212. Элементы квантовой механики, Статистическая инитериретация волны де Бройля 153.5 KB
  Однако целый ряд экспериментальных фактов заставляет признать что электрон а также и другие частицы обладают не только свойствами корпускул но и свойствами волн подобно фотонам света. Он предположил; что все частицы должны обладать волновыми свойствами подобными волновым свойствам света...
73213. Электромагнитная индукция 570 KB
  Явление возникновения электрического тока в проводнике при изменении магнитного потока через контур проводника. Индукционный ток возникает при изменении тока в проводнике. Направление индукционного тока зависит от направления движения магнита проводника с током.
73214. Электромагнитные колебания и волны 554 KB
  Основы теории электромагнитных колебаний были изложены физиком Томсоном. Во время колебаний внешнее напряжение к контуру не приложено. Поэтому падение напряжения на емкости и на индуктивности в сумме должны дать нуль: делим на L и заменяем 1...
73215. Система уравнений Максвелла 188 KB
  Если цепь с конденсатором питать переменным током то в цепи за каждый период протекают токи заряда и разряда конденсатора сопротивление которого теперь не бесконечно велико а зависит от ёмкости конденсатора и частоты тока: Согласно воззрениям Фарадея Максвелла конденсатор надо рассматривать не как разрыв цепи...
73216. Механические колебания 331 KB
  Если колебания происходят под воздействием только одной возвращающей силы их называют свободными или собственными колебаниями. Свободные колебания являются незатухающими если не происходит рассеивания энергии в окружающую среду.