КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Индивидуальные задания. Решение инженерных задач средствами электронных таблиц
МОДУЛЬ 1
Решение инженерных задач средствами электронных таблиц
Лабораторная работа №1
Итоговые вычисления
Цель: приобрести навыки выполнения итоговых вычислений с использованием Microsoft Excel и оформления их в виде диаграмм.
Вопросы для самоконтроля
1. Как выделить блок ячеек?
2. Как занести в ячейку формулу?
3. Как заполнить формулой блок ячеек?
4. Как при использовании Мастера диаграммвыбрать форму диаграммы?
5. В каких случаях при выборе данных используют вкладку Диапазон данных, а в каких – Ряд?
6. Как с помощью Мастера диаграмм производится оформление диаграммы?
7. Какие варианты размещения построенной диаграммы предлагает Мастер диаграмм и как ими воспользоваться?
8. Каким образом можно осуществить редактирование готовой диаграммы?
Индивидуальные задания
С помощью Excel for Windows составить электронную таблицу и построить диаграмму. Распечатать таблицу с данными, таблицу с формулами и диаграмму.
Вариант 1
При расчете зависимости сопротивления кремния от температуры известны следующие исходные данные.
| Температура T, K | Концентрация примеси: 1,00E+13(см-3) | ||||||
| Eg, эВ | ni, см-3 | µ, см2/В·с | n, см-3 | rho, Ом·см | |||
| 1,12 | 6,2E+09 | 1,3E+03 | 1,0E+13 | ||||
| 1,12 | 2,9E+10 | 1,1E+03 | 1,0E+13 | ||||
| 1,11 | 1,2E+11 | 9,8E+02 | 1,0E+13 | ||||
| 1,11 | 4,0E+11 | 8,6E+02 | 1,0E+13 | ||||
| 1,10 | 1,2E+12 | 7,5E+02 | 1,0E+13 | ||||
| 1,10 | 3,3E+12 | 6,6E+02 | 1,1E+13 | ||||
| 1,09 | 8,2E+12 | 5,9E+02 | 1,5E+13 | ||||
| 1,08 | 1,9E+13 | 5,3E+02 | 2,4E+13 | ||||
| 1,08 | 4,1E+13 | 4,7E+02 | 4,6E+13 | ||||
| 1,07 | 8,2E+13 | 4,3E+02 | 8,7E+13 | ||||
| 1,07 | 1,6E+14 | 3,9E+02 | 1,6E+14 | ||||
Рассчитать 
, где 
. Добавить в таблицу строку «Среднее значение» и произвести соответствующие расчеты.
Построить график зависимости сопротивления кремния от температуры.
Вариант 2
Составить таблицу для расчета влияния содержания углерода на механические свойства сталей.
| № образца стали | Размеры образца до испытания | Размеры образца после испытания | Относительное сужение y, % | Относительное удлинение d,% | С,% | ||
| Lo,мм | Fo,мм2 | L1,мм | F1,мм2 | ||||
| 0,1 | |||||||
| 0,2 | |||||||
| 0,3 | |||||||
| 0,4 |
Дано: размеры образца до испытания: Lo – длина, Fo – площадь поперечного сечения; L1, F1 - размеры образца после испытания. Относительное сужение 
, относительное удлинение 
. С,% ‑ процент углерода, задан.
Построить графики влияния содержания углерода на механические свойства сталей.
Вариант 3
Рассчитать b (баллистическую постоянную гальванометра) для 5 опытов по формуле:
, где Со – емкость эталонного конденсатора (nФ),
Uo – напряжение на обкладках эталонного конденсатора (В),
no – начальное значение «зайчика».
Рассчитать значения зарядов на обкладках конденсатора q1 и q2 (кл) для каждого опыта по формуле 
, где n –отклонение «зайчика».
Расчеты оформить в виде таблицы:
| № опыта | Uo, B | Co, nФ | no | U, B | b, кл/дел | n1 | q1 | n2 | q2 |
Добавить в таблицу строку «Максимальное значение заряда конденсатора» и вычислить соответствующие значения.
Построить график зависимости заряда на обкладках конденсатора от напряжения.
Вариант 4
Дано:
| Завод | Количество выбросов, т | ПДН выбросов, т | ||||
| газообразных | жидких | твердых | газообразных | жидких | твердых | |
| НКМЗ | ||||||
| КЗТС | ||||||
| СКМЗ | ||||||
| ЦШК | ||||||
| ЭМСС |
Рассчитать количество выбросов, превышающих ПДН (предельно допустимые нормы) для каждого из заводов и в общем. Добавить строку «Максимальное количество выбросов» и вычислить соответствующие значения.
Построить гистограмму количества выбросов заводов.
Вариант 5
Известны данные о выбросах автомобильных газов в различных странах.
| Страна | Количество машин, млн. шт. | Количество машин, соответствующих санитарным нормам, % | Допустимое количество выбросов одной машины за год, т | Среднее значение выбросов с одной машины за год, т |
| Россия | ||||
| Украина | ||||
| Германия | ||||
| Голландия | ||||
| США |
Рассчитать допустимое количество выбросов на территории страны (количество машин, соответствующих санитарным нормам * допустимое количество выбросов одной машины за год); реальное количество выбросов в стране (количество машин, соответствующих санитарным нормам * допустимое количество выбросов одной машины за год + количество машин, не соответствующих санитарным нормам * среднее количество выбросов одной машины за год).
Определить самую загрязненную территорию (наибольшая разность между реальным и допустимым количеством выбросов).
Построить гистограмму количества выбросов для заданных стран.
Примечание. * – знак умножения.
Вариант 6
Составить электронную таблицу расчета уровня радиации при ядерном взрыве.
Дано:
| Мощность взрыва, кт | |
| Расстояние до района сосредоточения, км | |
| в, град |
Рассчитать уровень радиации Р(О) по формуле:
.
Расчет оформить в виде таблицы при скорости среднего ветра, равной 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 км/ч. Построить график зависимости уровня радиации от скорости среднего ветра.
Вариант 7
Составить электронную таблицу параметров работы гидравлического водопровода.
| Участок | l, м | N | P | qc, л/с | d, мм | V, м/с | i | 1+kl | DH, м |
| 1-2 | 1,4 | 0,0078 | 0,20 | 1,3 | |||||
| 2-3 | 1,2 | 0,0078 | 0,20 | 1,3 | |||||
| 3-4 | 2,8 | 0,0078 | 0,23 | 1,3 | |||||
| 4-5 | 2,8 | 0,0078 | 0,27 | 1,3 | |||||
| 5-6 | 5,8 | 0,0078 | 0,31 | 1,3 | |||||
| 6-7 | 3,6 | 0,0078 | 0,39 | 1,3 | |||||
| 7-8 | 8,4 | 0,0078 | 0,45 | 1,3 | |||||
| 8-9 | 3,6 | 0,0078 | 0,51 | 1,3 | |||||
| 9-10 | 19,7 | 0,0078 | 0,76 | 1,3 | |||||
| Суммарные потери напора = |
Обозначения: l, м – длина трубы, N – число водоразборных приборов, P ‑ вероятность совместного действия приборов, qc, л/с ‑ расчетный расход, d, мм – внутренний диаметр трубы, 
– скорость в трубе, 
– гидравлический уклон для стальных труб, 1+kl – учет местных потерь, 
– потери напора.
Построить гистограмму для расчетных значений.
Вариант 8
При свободном падении тела с интервалом Dt=1/60с замерялся пройденный телом путь x.
| t, с | x, см |
| 0,0167 | 1,55 |
| 0,0333 | 3,25 |
| 0,0500 | 5,30 |
| 0,0667 | 7,55 |
| 0,0833 | 10,20 |
| 0,1000 | 13,05 |
| 0,1167 | 16,15 |
| 0,1333 | 19,50 |
| 0,1500 | 23,15 |
| 0,1667 | 27,05 |
| 0,1833 | 31,30 |
| 0,2000 | 35,75 |
| 0,2167 | 40,55 |
| 0,2333 | 45,55 |
| 0,2500 | 50,80 |
Рассчитать скорость падения в момент времени t по формуле: 
см/с и ускорение по формуле: 
см/с2.
Построить графики зависимости скорости и ускорения от времени.
Вариант 9
Было проведено 3 опыта для определения сопротивления проводника длиной L=42,5 см и сечением S=7,065 см2. В результате получена следующая таблица.
| № опыта | Напряжение U, B | Сила тока I, A |
| 1,6 | 0,5 | |
| 1,2 | 0,4 | |
| 2,2 | 0,7 |
Рассчитать сопротивление проводника по формуле 
, удельное сопротивление по формуле 
. Определить среднее значение сопротивления и среднее значение удельного сопротивления. Оформить результаты расчетов в виде таблицы.
Построить графики зависимостей сопротивления от напряжения и силы тока.
Вариант 10
Для уравнения Ван-дер-Ваальса известны: a=3,59 л2атм./моль2; b=0,0427 л/моль.
По следующим данным:
| T, K | V, л/моль |
| 0,10 | |
| 0,15 | |
| 0,20 | |
| 0,25 | |
| 0,30 | |
| 0,35 | |
| 0,40 | |
| 0,10 | |
| 0,15 | |
| 0,20 | |
| 0,25 | |
| 0,30 | |
| 0,35 | |
| 0,40 | |
| 0,10 | |
| 0,15 | |
| 0,20 | |
| 0,25 | |
| 0,30 | |
| 0,35 | |
| 0,40 |
рассчитать давление 
атм.
Построить точечные графики (точки, соединенные сглаживающими линиями) зависимостей Р(v) для трех различных значений Т.
Вариант 11
При исследовании влияния различных факторов на силы резания были получены следующие эмпирические зависимости составляющих силы резания от элементов режима резания:
Рассчитать значения составляющих силы резания при следующих заданных значениях элементов режима резания.
| v, м/мин | s, мм/об | t, мм |
| 18,8 | 0,07 | 0,5 |
| 37,6 | 0,26 | 0,5 |
| 37,6 | 0,07 | 1,5 |
| 37,6 | 0,07 | 0,5 |
| 18,8 | 0,26 | 1,5 |
| 18,8 | 0,26 | 0,5 |
| 18,8 | 0,07 | 1,5 |
| 37,6 | 0,26 | 1,5 |
Построить гистограмму значений составляющих силы резания.
Вариант 12
Составить электронную таблицу определения влияния содержания углерода на механические свойства отожженных сталей.
| № образца | % С | d0, мм | pТ, Н | pВ, Н | Fo, мм | Предел текучести, мПа | Предел прочности, мПа |
| 0,1 | |||||||
| 0,2 | |||||||
| 0,3 | |||||||
| 0,4 | |||||||
| 0,5 | |||||||
| 0,6 |
Здесь: % С – процентное содержание углерода; d0, мм – диаметр образца до испытания; pТ, Н – нагрузка, соответствующая площадке текучести; pВ, Н – наибольшая нагрузка, предшествующая разрушению образца; 
мм ‑ первоначальная площадь поперечного сечения образца; предел текучести = pТ/Fo мПа; предел = pВ/Fo мПа.
Построить графики зависимости показателей механических свойств от содержания в стали углерода.
Вариант 13
Составить электронную таблицу определения емкости неизвестных конденсаторов и емкости при их последовательном и параллельном соединениях.
| № | b, пкл/дел | n1 | C1, пф | n2 | С1,пф | nпр | Спр, пф | nпс | Спс, пф |
| 9,78 | |||||||||
| 10,23 | |||||||||
| 10,47 | |||||||||
| 9,57 |
Здесь: b – баллистическая постоянная гальванометра; n1, n2 – максимальное отклонение «зайчика»; nпр, nпс – максимальное отклонение «зайчика» при параллельном и последовательном соединениях; C1, С2, Спр, Спс – емкости конденсаторов; Uo=60В – начальное напряжение.
; 
; Спр= С1+С2; 
.
Построить гистограммы емкости конденсаторов.
Вариант 14
Траектория снаряда, вылетающего из орудия под углом a с начальной скоростью 
, описывается уравнениями
Расчет траектории оформить в виде таблицы:
| x | y(x) |
| … |
где 
Расчет прервать, когда снаряд «уйдет под землю», т.е. 
будет равно или меньше нуля.
Исходные данные: 1) 
2) 
Обратите внимание на соответствие единиц измерения (лучше все перевести в км и минуты).
Построить траектории полета снаряда (точечные диаграммы, соединенные сглаживающими линиями).
Вариант 15
При проведении опытов – исследовании зависимости температуры резания от элементов режима резания методом естественной термопары при точении заготовки из стали 45 диаметром 50 мм резцом, оснащенным твердым сплавом Т5К10 – была получена обобщенная зависимость для температуры резания 
.
Рассчитать значения температуры резания для следующих заданных элементов режима резания.
| v, м/мин | s, мм/об | t, мм |
| 31,4 | 0,26 | 1,0 |
| 62,8 | 0,26 | 1,0 |
| 94,2 | 0,26 | 1,0 |
| 62,8 | 0,13 | 1,0 |
| 62,8 | 0,39 | 1,0 |
| 62,8 | 0,26 | 0,5 |
| 62,8 | 0,26 | 1,5 |
Построить три графика зависимости температуры от скорости v, подачи s, глубины резания t.
Вариант 16
Рассчитать расстояние до звезды, зная ее абсолютную и видимую звездную величину, по формуле:
(парсек)
Оформить расчеты в виде таблицы:
| Абсолютная звездная величина | -5 | -3 | -1 | |||
| Видимая звездная величина | |||||||
| -5 | |||||||
| -3 | |||||||
| -1 | |||||||
Построить линейные графики зависимости расстояния от видимой звездной величины.
Вариант 17
Составить электронную таблицу расчета количества теплоты, необходимого для нагревания газа при постоянном давлении, и работы расширения газа.
| № опыта | Масса газа m, кг | Температура газа | |
| начальная Т1, К | конечная Т2, К | ||
Молярная масса газа М = 32∙10 –3 кг/моль.
Молярная теплоемкость газа при постоянном давлении Ср = 29 Дж/(моль∙К).
Количество теплоты, необходимое для нагревания газа при постоянном давлении, вычисляется по формуле: 
Дж.
Работа расширения газа вычисляется по формуле: 
Дж.
Построить круговые диаграммы количества теплоты и работы по результатам опытов.
Вариант 18
Рассчитать теплопроводность кремния по формуле 
для следующих значений Т.
| T, K | K, Вт/(см∙K) |
при следующих заданных значениях 
Эти значения записать в отдельные ячейки (т.е. при расчетах необходимо использовать абсолютные адреса ячеек). Добавить в таблицу строку «Среднее значение» и произвести соответствующие расчеты.
Построить график зависимости теплопроводности кремния от температуры.
Вариант 19
Составить электронную таблицу для определения давления и молярной массы смеси газов.
| № опыта | Объем сосуда V, м3 | Масса газа | Температура газа Т, К | |
| гелия m1, кг | водорода m2, кг | |||
| 2,5 | 3,5 | 2,5 | ||
| 3,5 | 4,5 | 1,5 | ||
| 4,5 | ||||
Молярная масса гелия М1 = 4∙10 –3 кг/моль, водорода – М2 = 2∙10 –3 кг/моль.
Молярная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль∙К).
Давление смеси газов рассчитывается по формуле: 
Па.
Молярная масса смеси газов рассчитывается по формуле: 
кг/моль.
Составить гистограммы изменения давления и молярной смеси газов по результатам опытов.
Вариант 20
Составить электронную таблицу расчета средних кинетических энергий поступательного и вращательного движений молекул водорода.
| № опыта | Масса водорода m, кг | Температура водорода Т, К |
| 1,5 | ||
| 2,5 | ||
| 3,5 |
Молярная масса гелия водорода М = 2∙10 –3 кг/моль.
Молярная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль∙К).
Средняя кинетическая энергия поступательного и вращательного движения молекул рассчитывается по формулам: 
Дж, 
Дж.
Построить графики изменений кинетических энергий поступательного и вращательного движения молекул по результатам опытов.
Вариант 21
Составить электронную таблицу расчета объемной плотности энергии поля конденсатора и силы притяжения пластин. Зазор между пластинами заполнен слюдой.
| Площадь пластин S, м2 |
| 0,01 |
| 0,015 |
| 0,02 |
| 0,025 |
| 0,03 |
| 0,035 |
Заряд конденсатора Q = 10 -6 Кл.
Диэлектрическая проницаемость слюды ε = 6.
Электрическая постоянная ε0 = 8,85∙10 –12 Ф/м.
Объемная плотность энергии поля конденсатора вычисляется по формуле: 
Дж/м.
Сила притяжения пластин вычисляется по формуле: 
Н.
Построить графики зависимости объемной плотности энергии и силы притяжения пластин конденсатора от площади пластин.
Вариант 22
Составить электронную таблицу определения коэффициента диффузии и внутреннего трения азота.
| № опыта | Температура азота Т, К | Давление азота р, Па |
Молярная масса азота М = 28∙10 –3 кг/моль.
Плотность азота при нормальных условиях ρ0 = 1,25 кг/м3.
Давление азота при нормальных условиях р0 = 1,01∙105 Па.
Температура азота при нормальных условиях Т0 = 273 К.
Эффективный диаметр молекулы азота d = 3,1∙10 –10 м.
Постоянная Больцмана К = 1,38∙10 –23 Дж/К.
Коэффициент диффузии вычисляется по формуле: 
м2/с.
Коэффициент внутреннего трения вычисляется по формуле: 
кг/(м∙с).
Построить гистограммы изменения коэффициентом диффузии и внутреннего трения азота по результатам опытов.
Вариант 23
Составить электронную таблицу расчета амплитуды гармонических колебаний материальной точки массой m=10г.
| Период колебания Т, с |
| 1,5 |
| 2,5 |
| 3,5 |
| 4,5 |
Полная энергия точки Е = 0,02 Дж.
Амплитуда колебаний вычисляется по формуле: 
м, где 
1/с – циклическая частота.
Построить график зависимости амплитуды от периода колебания.
Вариант 24
Составить электронную таблицу определения объема баллона, содержащего кислород и аргон.
| № опыта | Масса | Температура Т, К | |
| кислорода m1, г | аргона m2, г | ||
Молярная масса кислорода М1 = 32∙10 –3 кг/моль, аргона – М2 = 40∙10 –3 кг/моль.
Молярная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль∙К).
Объем баллона рассчитывается по формуле: 
м3.
Рассчитать средние значения m1, m2, T, V.
Построить график изменения объема баллона по результатам опытов.
Вариант 25
Составить электронную таблицу определения индуктивности и энергии магнитного поля соленоида.
| № опыта | Количество витков соленоида N | Сила тока I, А | Магнитный поток Ф, Вб |
| 0,000006 | |||
| 0,000007 | |||
| 0,000008 | |||
| 0,0000065 | |||
| 0,000007 | |||
| 0,0000075 | |||
| 0,000008 |
Индуктивность соленоида рассчитывается по формуле: 
Гн.
Энергия магнитного поля соленоида рассчитывается по формуле: 
Дж.
Построить графики изменения индуктивности и энергии магнитного поля по результатам опытов.
Дата добавления: 2015-09-15; просмотров: 90; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав |