Практическая работа по информатике "Инженерные расчеты в Excel"

Цель работы:

изучить возможности электронных таблиц для выполнения инженерных расчетов. Научиться выполнять расчет уравнений зависимостей и достоверность аппроксимации.

Оборудование:

Персональный компьютер

Программное обеспечение MS EXCEL

Контрольные вопросы:

Назначение электронной таблицы

Возможности электронной таблицы при выполнении научно-инженерных расчетов

Приближенные расчеты с помощью линий тренда и аппроксимации

Краткая теория:

Excel является отличным средством автоматизации решения самых различных расчетных задач. В первую очередь (вполне оправданно) Excel используется в финансовой сфере и как средство обработки больших массивов числовой информации. Однако в настоящее время все большее количество технических специалистов, инженеров и ученных начинают применять Excel для сложных технических расчетов.

В этой связи можно выделить две большие категории принципиально разных задач, для решения которых целесообразно использовать Excel:

Цепочные расчеты по сложным формулам, при этом объем исходных данных невелик, и они вводятся преимущественно вручную (мало данных, сложные расчеты).

Аналитическая обработка данных, которая во многих случаях сводится к простым операциям с большим объемом данных. Несмотря на простоту этих операций вычисления с большими массивами информации целесообразно проводить с помощью Excel.

Аппроксимация - приближенное решение сложной функции с помощью более простых, что резко ускоряет и упрощает решение задач. В инженерных расчетах целью аппроксимации часто является укрупнение характеристик моделируемых технических объектов.

В расчетах часто используют достоверность аппроксимации, чем ближе эта достоверность к 1 (единице), тем точнее выполнен расчет.

Практическая часть.

Задание 1.

Построить график зависимости теплоемкости компоненты от температуры. Значения теплоемкостей и соответствующие температуры приведены в табл. 1. 

Последовательность выполнения операций:

1. Запустите программу Excel.

2. Поставьте курсор в ячейку А1 и, пользуясь клавиатурой, приступите к набору табличных данных (вещественная часть отделяется запятой). В верхнюю строку помещается шапка таблицы, в левый столбец – значения аргумента.

3. Выделите данные по которым строится график следующим образом: переместите курсор с помощью мыши в ячейку А1, нажав на левую клавишу мыши обведите область, содержащую данные для построения графика, при этом область будет выделена контрастным цветом (кроме ячейки А1).

4. На верхней панели инструментов выберите раздел Мастер диаграмм (в виде диаграммы с цветными столбцами) и откройте его.

5. Выберите тип диаграммы: точечная, т. к. исходные данные содержат координаты точек и нужный вид диаграмм.

6. Мышью нажмите клавишу далее, войдите в источник данных диаграммы.

7. Выберите строку: ряды: в столбцах.

8. Нажмите клавишу далее, войдите в параметры диаграммы.

9. В разделе заголовки подпишите название диаграммы и обозначения осей, нажмите клавишу далее и войдите в раздел – размещение диаграммы.

10. Выберите место расположения диаграммы (на имеющемся листе). Нажмите клавишу готово.

11. Сохраните рабочую книгу в файл под именем, например, инженерные расчеты. xls

Задание 2.

Выполнить аппроксимацию зависимости теплоемкости от температуры (табл. 1).

Последовательность выполнения операций:

1. Запустите программу Excel и откройте рабочую книгу инженерные расчеты. xls, созданную ранее.

2. На графике выделите ряд данных щелчком мыши на экспериментальной точке.

На верхней панели откройте раздел Диаграмма и подраздел – Добавить линию тренда. Добавить линию тренда можно также следующим образом: подвести курсор к графику, щелкнуть правой кнопкой мыши и в появившемся меню выбрать: Добавить линию тренда. В открывшемся окне выберите один из типов функции (линейная, логарифмическая, полиномиальная, степенная, экспоненциальная). 

Весь материал - в документе.

МДК 03.02 Применение пакета прикладных программ

Практическая работа

Тема: Научно-инженерные расчеты в электронных таблицах.

Цель работы: изучить возможности электронных таблиц для выполнения инженерных расчетов. Научиться выполнять расчет уравнений зависимостей и достоверность аппроксимации.

Оборудование:

1. Персональный компьютер

2. Программное обеспечение MS EXCEL

Контрольные вопросы:

1. Назначение электронной таблицы

2. Возможности электронной таблицы при выполнении научно-инженерных расчетов

3. Приближенные расчеты с помощью линий тренда и аппроксимации

Литература:

1. Фуфаев Э.В., Л.И. Фуфаева Пакеты прикладных программ: учеб. пособ. для студентов учреждений среднего проф. образования – 7-е изд

2. books.google.ru/books?isbn=5458269098 Справочник технолога-машиностроителя (Электронная книга Google)

3. http://window.edu.ru/resource/308/63308/files/excel99.pdf Инженерные расчеты в EXCEL

Краткая теория:

Excel является отличным средством автоматизации решения самых различных расчетных задач. В первую очередь (вполне оправданно) Excel используется в финансовой сфере и как средство обработки больших массивов числовой информации. Однако в настоящее время все большее количество технических специалистов, инженеров и ученных начинают применять Excel для сложных технических расчетов.

В этой связи можно выделить две большие категории принципиально разных задач, для решения которых целесообразно использовать Excel:

• Цепочные расчеты по сложным формулам, при этом объем исходных данных невелик, и они вводятся преимущественно вручную (мало данных,сложные расчеты).

• Аналитическая обработка данных, которая во многих случаях сводится к простым операциям с большим объемом данных. Несмотря на простоту этих операций вычисления с большими массивами информации целесообразно проводить с помощью Excel.

Аппроксимация - приближенное решение сложной функции с помощью более простых, что резко ускоряет и упрощает решение задач. В инженерных расчетах целью аппроксимации часто является укрупнение характеристик моделируемых технических объектов.

В расчетах часто используют достоверность аппроксимации, чем ближе эта достоверность к 1 (единице), тем точнее выполнен расчет.

Практическая часть

Задание 1. Построить график зависимости теплоемкости компоненты от температуры. Значения теплоемкостей и соответствующие температуры приведены в табл. 1.

Таблица 1

Последовательность выполнения операций:

1. Запустите программу Excel.

2. Поставьте курсор в ячейку А1 и, пользуясь клавиатурой, приступите к набору табличных данных (вещественная часть отделяется запятой). В верхнюю строку помещается шапка таблицы, в левый столбец – значения аргумента.

3. Выделите данные по которым строится график следующим образом: переместите курсор с помощью мыши в ячейку А1, нажав на левую клавишу мыши обведите область, содержащую данные для построения графика, при этом область будет выделена контрастным цветом (кроме ячейки А1).

4. На верхней панели инструментов выберите раздел Мастер диаграмм (в виде диаграммы с цветными столбцами) и откройте его.

5. Выберите тип диаграммы: точечная, т.к. исходные данные содержат координаты точек и нужный вид диаграмм.

6. Мышью нажмите клавишу далее, войдите в источник данных диаграммы.

7. Выберите строку: ряды: в столбцах.

8. Нажмите клавишу далее, войдите в параметры диаграммы.

9. В разделе заголовки подпишите название диаграммы и обозначения осей, нажмите клавишу далее и войдите в раздел – размещение диаграммы.

10. Выберите место расположения диаграммы (на имеющемся листе). Нажмите клавишу готово.

11. Сохраните рабочую книгу в файл под именем, например, инженерные расчеты.xls

Задание 2. Выполнить аппроксимацию зависимости теплоемкости от температуры (табл. 1).

Последовательность выполнения операций:

1. Запустите программу Excel и откройте рабочую книгу инженерные расчеты.xls, созданную ранее.

2. На графике выделите ряд данных щелчком мыши на экспериментальной точке.

3. На верхней панели откройте раздел Диаграмма и подраздел – Добавить линию тренда. Добавить линию тренда можно также следующим образом: подвести курсор к графику, щелкнуть правой кнопкой мыши и в появившемся меню выбрать: Добавить линию тренда. В открывшемся окне выберите один из типов функции (линейная, логарифмическая, полиномиальная, степенная, экспоненциальная). Пометьте его щелчком мыши. В этом же окне выберите раздел Параметры и отметьте строки:

Нажмите клавишу ОК.

Запишите уравнение процесса и величину аппроксимации в отчет.

Повторите операции для всех типов линий тренда: линейная, логарифмическая, полиномиальная, степенная и экспоненциальная.

1. По величине достоверности аппроксимации (R²) определите, какой тип линии тренда дает наибольшую точность при обработке экспериментальных данных.

В результате обработки экспериментальных данных постройте таблицу следующих зависимостей:

Определите, в каком случае аппроксимация наибольшая. Эти уравнения можно эффективно использовать для описания экспериментальных данных.

1. Используя наилучшее уравнение зависимости теплоемкости от температуры определите величину теплоемкости для следующих значений температуры, данные оформите в виде таблицы

1. Сделайте вывод по работе.