- •Численные методы. Программный комплекс mathcad
- •Причины выбора MathCad
- •1. Общие сведения о пакете
- •2. Решение физических задач с размерными величинами.
- •3. Операции над комплексными числами.
- •4. Построение графиков
- •5. Аналитические преобразования в пакете MathCad
- •6. Работа с векторами и матрицами в пакете MathCad
- •7. Программирование в пакете MathCad
- •8. Численные методы решения уравнений
- •Реализация численных методов решения нелинейных уравнений в пакете Mathcad
- •Задания к лабораторным работам
- •Задание 2.
- •Задание 3.
- •Задание 3.
- •Лабораторная работа №2
- •Задание 2
- •Лабораторная работа №3
- •Задание 2
2. Решение физических задач с размерными величинами.
Для нахождения неизвестных параметров и формул следует использовать справочные ресурсы системы Help/Reference tables/ в соответствии с табл.2.
Для вставки
размерности в вводимую переменную
следует использовать команду CTRL+U
или щелкнуть ЛКМ на ярлычок панели
инструментов с изображением «ковшика»
.
В открывающемся списке физических
размерностей следует выбрать ту, которая
соответствует данной величине (рис. 3).
По умолчанию в качестве основной системы
единиц принята СИ, но она может быть
изменена используя вкладкуTools/Worksheet
Options/Unit
System.
Если размерность ответа необходимо
изменить, то в placeholder
(черный квадратик заготовки), стоящий
за полученным результатом следует
вставить требуемую единицу. О порядке
вставки размерностей дает понятие
фрагмент документа MathCAD,
который представлен на рис. 4.
Табл 2. Адреса поиска формул и констант в приложениях пакета MathCAD.
|
Физическая величина или формула |
Адрес вкладки |
|
Плотность вещества (значения указаны в г/см3) |
/Properties of Metals/Specific gravity/ или /Properties of Liquids/Specific gravity/ |
|
Линейный коэффициент теплового расширения |
/Properties of Metals/Linear Expansion Coeff/ |
|
Объем геометрической фигуры |
/Geometry/Volumes&SurfaceAreas/ |
|
Фундаментальные постоянные ε0, μ0, R |
/Fundamental Physical constants/ |
|
Модуль Юнга |
/Properties of Metals/Modulus of elasticity/ |
|
Удельная теплоемкость |
/Properties of Solids/Specific Heat/ |
|
Диэлектрическая проницаемость |
/Properties of Solids/Dielectric Constant/ |
|
Коэффициент поверхностного натяжения |
/Properties of liquids/Surface tension/ |
|
Удельное сопротивление |
/Properties of Metals/Electrical Resistivity/ |
|
Коэффициент теплопроводности |
/Properties of Metals/Thermal Conductivity/ |
|
Момент инерции |
/Mechanics/Mass Miments of Inertia/ |

Рис. 3. Окно таблицы вставки размерности.
Для вставки
размерности в вводимую переменную
следует использовать команду CTRL+U
или щелкнуть ЛКМ на ярлычок панели
инструментов с изображением «ковшика»
.
В открывающемся списке физических
размерностей следует выбрать ту, которая
соответствует данной величине (рис. 4).
По умолчанию в качестве основной системы
единиц принята СИ, но она может быть
изменена используя вкладкуTools/Worksheet
Options/Unit
System.
Если размерность ответа необходимо
изменить, то в placeholder
(черный квадратик заготовки), стоящий
за полученным результатом следует
вставить требуемую единицу. О порядке
вставки размерностей дает понятие
фрагмент документа MathCAD,
который представлен на рис. 2.

Рис. 4. Использование размерностей в пакете MathCAD.
3. Операции над комплексными числами.
Комплексные
числа состоят из действительной и мнимой
частей. Мнимые части отвечают извлечению
квадратных корней из отрицательных
чисел, так что мнимая единица (обозначается
буквой i
или j)
определяется как
.
Примеры комплексных чисел
и т. д. Комплексные числа наглядно
отображаются в виде точек на плоскости,
причем вещественная часть числа
откладывается по оси абсцисс (OX),
а мнимая по оси ординат (OY).
Альтернативными характеристиками комплексных чисел является их модуль и аргумент, которые геометрически трактуются как расстояние от точки на комплексной плоскости до начала координат и угол, который составляет вектор комплексного числа с положительным направлением оси абсцисс, соответственно.
Связь между вещественной и мнимой частями комплексного числа с одной стороны и модулем и аргументом с другой дается следующими формулами:

При сложении (вычитании) комплексных чисел их действительные и мнимые части складываются (вычитаются), а при умножении (делении) их модули умножаются (делятся), а аргументы (фазы) складываются (вычитаются).

Рис. 5. Операции с комплексными числами
Для работы с
комплексными числами в пакете MathCAD
используются функции Re(z)
(нахождение вещественной части , Im(z)
(нахождение мнимой части),
(нахождение модуля),arg(z)
(нахождение аргумента). Мнимая единица
и знак модуля вводятся с панели
инструментов Calculator
Toolbar
(Арифметика)
или слитным
набором 1i
или 1j.
Пример выполнения операций над комплексными числами показан на рис. 5, который представляет фрагмент MathCAD документа.
