МОДУЛЬ 1
Решение инженерных задач средствами электронных таблиц
Цель: приобрести навыки выполнения итоговых вычислений с использованием Microsoft Excel и оформления их в виде диаграмм.
Индивидуальные задания
С помощью Excel for Windows составить электронную таблицу и построить диаграмму.
Задание 1
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.
Задание 2
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.
Задание 3
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.
Задание 4
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.
Задание 5
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.
Задание 6
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.
Задание 7
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.
Задание 8
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.
Задание 9
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.
Задание 10
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.
Пример выполнения задания
Данные о результатах пяти заездов автомобиля сведены в таблицу 1.
Таблица 1
| Номер заезда | Расстояние, км | Время, мин | Скорость, км/час |
| Итого: |
Получить итоговые данные об общем расстоянии, времени заездов, скорости каждого заезда и средней скорости. Полученные результаты вывести в виде диаграммы.