Задания для моделирования




I. Определение оптимального радиуса шарика.

1. В столбец А ввести параметры эксперимента.

В ячейку А1 ввести заголовок «ρ, кг/м3» (плотность шарика).

В ячейку А2 ввести значение 7800.

В ячейку А3 ввести заголовок «ρж, кг/м3» (плотность жидкости).

В ячейку А4 ввести значение 960.

В ячейку А5 ввести заголовок «η, Па·с» (коэффициент вязкости). В ячейку А6 ввести значение1.

В ячейку А7 ввести заголовок «R, м» (радиус сосуда). В ячейку А8 ввести значение 0,015.

В ячейку А9 ввести заголовок «h, м» (высота сосуда).

В ячейку А10 ввести значение 0,3.

В ячейку А11 ввести заголовок «g, м/с2», (ускорение свободного падения).

В ячейку А12 ввести значение 9,81.

2. В столбец В, начиная с ячейки В2, ввести значения радиуса шарика r = 0,5–3,5 мм с интервалом 0,5 мм. В ячейку В1 ввести заголовок «r, мм» (радиус сосуда).

3. В ячейку С1 ввести заголовок «vр» (скорость равномерного движения шарика).

Рассчитать скорость равномерного движения шарика в жидкости по формуле:

и отобразить в столбце С.

4. В столбец D ввести значения поправки, связанной с наличием стенок сосуда. В ячейку D1 ввести заголовок «k1». В ячейку D2 ввести формулу для расчета поправки:

Скопировать формулу на ячейки D3–D8.

5. Рассчитать относительную погрешность, связанную с поправкой, учитывающей влияние стенок сосуда, по формуле:

δ1 = (k1 − 1)⋅100% .

В ячейку Е1 ввести заголовок «δ1» В ячейку Е2 ввести формулу.

Скопировать формулу на ячейки Е3–Е8.

6. Рассчитать поправку, связанную с конечной высотой сосуда, по формуле:

и ввести результаты в столбец F.

В ячейку F1 ввести заголовок «k2».

В ячейку F2 ввести формулу.

Скопировать формулу на ячейки F3–F8.

7. Рассчитать относительную погрешность, связанную с наличием поправки, учитывающей конечную высоту сосуда, по формуле:

δ2 = (1 − k2)⋅100%

В ячейку G1 ввести заголовок «δ2» В ячейку G2 ввести формулу.

Скопировать формулу на ячейки G3–G8.

8. Рассчитать относительную погрешность, связанную с наличием обеих поправок по формуле:

δ = (1 − k1·k2)⋅100%

В ячейку Н1 ввести заголовок «δ» В ячейку Н2 ввести формулу.

Скопировать формулу на ячейки H3–H8.

9. Рассчитать относительную погрешность, связанную с погрешностью измерения радиуса шарика:

где ∆r = 0,005 мм – погрешность микрометра.

В ячейку I1 ввести заголовок «δr» В ячейку I2 ввести формулу.

Скопировать формулу на ячейки I3–I8.

10. Оформить и распечатать таблицу (табл. 1).

Таблица 1.1

ρ,кг/м3 r,мм k 1 δ1 k 2 δ2 δ δr
                 
ρж,кг/м3                
                 
η,Па·с                
                 
R,м                
                 
h,м                
                 
g,м/с2                
                 

 

11. Сделать вывод.

II. Моделирование движения шарика в вязкой жидкости при установлении режима равномерного движения.

1. Ввести заголовки столбцов в первой строке.

В ячейку А1 ввести Nшага (номер шага).

В ячейку В1ввести t (текущее время).

В ячейку С1 ввести v (скорость).

В ячейку D1 ввести δ_v (отклонение текущего значения скорости от скорости равномерного движения).

В ячейку E1 ввести S (пройденный путь).

В ячейку F1ввести a (ускорение).

2. Ввести значения параметров эксперимента в столбцы H и I, подписав каждый:

В ячейку H2ввести g, м/с2(ускорение свободного падения).

В ячейку I2 ввести 9,8.

В ячейку H3 ввести r, м (радиус шарика).

В ячейку I3 ввести 0,001.

В ячейку H4 ввести η, Па⋅с (вязкость жидкости).

В ячейку I4 ввести 1.

В ячейку H5 ввести ρш , кг/м3 (плотность шарика).

В ячейку I5 ввести 7800.

В ячейку H6 ввести ρж , кг/м3 (плотность жидкости).

В ячейку I6 ввести 960.

В ячейку H7 ввести h, м (расстояние, пройденное шариком в воздухе).

В ячейку I7 ввести 0.

В ячейку H8 ввести ∆t, с (шаг по времени).

В ячейку I8 ввести 0,001

3. Ввести параметры движения шарика:

В ячейку H9 ввести α (коэффициент, ).

В ячейку I9 ввести формулу для расчета α.

В ячейку H10 ввести β (коэффициент, ).

В ячейку I10 ввести формулу для расчета β.

В ячейку H11 ввести v0 (начальная скорость).

В ячейку I11 ввести значение скорости, приобретенной шариком за время падения в воздухе, и рассчитанное по формуле .

В ячейку H12 ввести vр (скорость установившегося равномерного движения).

В ячейку I12 ввести формулу для расчета скорости равномерного движения .

4. Во вторую строку ввести начальные условия.

В ячейку В2 ввести 0 (начальный момент времени).

В ячейку Е2 ввести 0 (начальная координата).

В ячейку C2 ввести ссылку на начальную скорость, рассчитанную ранее.

5. Ввести формулу a =α – β*v для расчета ускорения в ячейку F2.

6. Ввести формулы для расчета времени, пройденного пути и скорости.

В ячейку В3ввести цепочку символов: =B2+$I$8.

В ячейку C3 ввести цепочку символов: =C2+F2*$I$8.

В ячейку D3 ввести цепочку символов: =ОКРУГЛ(C3-I$12;6)разность текущего значения скорости и скорости равномерного движения.

В ячейку E3 ввести цепочку символов: =E2+C2*$I$8.

7. Пронумеровать шаги расчета: в ячейку А2 и последующие ввести значения, начиная с 0, с шагом 1. Количество шагов выбрать для начала 10.

Скопировать формулы из ячеек В3,D3, С3, E3, F2 на соответствующие нижележащие ячейки.

Затем увеличивать число шагов, пока в столбце D появятся нулевые значения при решении задачи.

8. Определить для заданных параметров:

- начальную скорость движения шарика;

- скорость равномерного движения шарика;

- характер движения до того, как оно станет равномерным; время неравномерного движения (время установления режима равномерного движения);

- расстояние, которое проходит шарик прежде, чем его движение станет равномерным;

- количество шагов вычисления, которые необходимо выполнить.

9. Исследовать, как влияет размер шарика на параметры движения.

Установить последовательно значения r = 0,0015; 0,0017; 0,002; 0,0025; 0,003; 0,0035 м. Для каждого значения r определить параметры движения так, как это делали в п. 8. Значения ∆t каждый раз подбирать так, чтобы число шагов было минимальным, а результаты оставались корректными. Как изменяется с увлечением (уменьшением) радиуса скорость установившегося равномерного движения, время и расстояние, пройденные до этого, характер движения.

10. Исследовать, как изменяется параметры движения шарика в зависимости от начальной скорости шарика. Для этого изменяем значение h – высоты, с которой шарик падает в жидкость (радиус устанавливается в исходное положение). Задавая значения h = 0,05 - 0,2 (м) с интервалом 0,05; определить характеристики движения, приведенные в п. 8. Как изменяется с увеличением расстояния, а значит и начальной скорости, характер движения, скорость равномерного движения, время и путь при неравномерном движении? При необходимости изменить значение ∆t.

11. Оформить результаты в виде таблицы (таблиц) согласно пункту 8 с учетом пунктов 9, 10 и сделать вывод.

 

Контрольные вопросы

1. Дайте определение вязкости жидкости?

2. Что влияет на точность измерения скорости?

3. Как влияет размер шарика на параметры движения?

4. Как влияет высота падения шарика на параметры движения?

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2.

...





Читайте также:
Обучение и проверка знаний по охране труда на ЖД предприятии: Вредный производственный фактор – воздействие, которого...
Образцы сочинений-рассуждений по русскому языку: Я думаю, что счастье – это чувство и состояние полного...
Методика расчета пожарной нагрузки: При проектировании любого помещения очень важно...
Пример оформления методической разработки: Методическая разработка - разновидность учебно-методического издания в помощь...

Поиск по сайту

©2015-2022 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-10-25 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:


Мы поможем в написании ваших работ!
Обратная связь
0.019 с.