МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет Кафедра «Теория механизмов и машин» ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ В EXCEL Методические указания к лабораторным работам Ч а с т ь 1 М и н с к Б Н Т У 2 0 1 3 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет Кафедра «Теория механизмов и машин» ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ В EXCEL Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Информатика» В 2 частях Ч а с т ь 1 М и н с к Б Н Т У 2 0 1 3 УДК 681.3 (075.4) ББК 32.81я7 И62 Составители: Н. Я. Луцко, П. П. Анципорович, О. И. Алейникова Р е ц е н з е н т ы : И. А. Каштальян, В. И. Туромша И62 Инженерные расчеты в Excel : методические указания к лабора- торным работам по дисциплине «Информатика» : в 2 ч. / сост.: Н. Я. Луцко, П. П. Анципорович, О. И. Алейникова. – Минск : БНТУ, 2013. – Ч. 1. – 35 с. ISBN 978-985-550-273-0 (Ч. 1). Издание включает раздел «Электронные таблицы Excel» дисциплины «Информа- тика». Предусмотрено выполнение четырех лабораторных работ. Каждая работа по- строена в виде последовательности действий, выполняя которую, студент осваивает и закрепляет технологии электронных таблиц Excel, приобретает навыки их использова- ния для решения технических задач. Рекомендуется студентам инженерно-технических специальностей. УДК 681.3 (075.4) ББК 32.81я7 ISBN 978-985-550-273-0 (Ч. 1) Белорусский национальный ISBN 978-985-550-274-7 технический университет, 2013 3 Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 1 Знакомство с Excel Ц е л ь р а б о т ы : ознакомление с электронными таблицами Excel; приобретение навыков построения документа Excel, исполь- зуемого для решения технической задачи. Постановка задачи 1. Для треугольника, заданного длинами трех сторон a, b и с, определить: полупериметр p; площадь S; радиус описанной окружности R; радиус вписанной окружности r; длину медианы ma, проведенной из вер- шины A к стороне a; длину биссектрисы la, проведенной из вершины A к стороне a; длину высоты ha, проведенной из верши- ны A к стороне a; величину внутреннего угла , измеренно- го в радианах и градусах. Произвести проверку вычисленных параметров. Математическая модель задачи 1. При заданных длинах сто- рон треугольника a, b, с полупериметр 2 cba p . Площадь треугольника по формуле Герона ))()(( cpbpappS . Ра- диус описанной окружности вычисляется по формуле S abc R 4 , радиус вписанной окружности – p S r . Длины медианы, биссек- трисы и высоты, проведенных из вершины A: 222 22 2 1 acbma , С А a b c В 4 cb apbcp la )(2 , a cpbpapp ha ))()((2 . Для определения величины угла воспользуемся теоремой ко- синусов в виде cos2222 bccba . Отсюда значение угла в радианах bc acb 2 arccos 222 рад и значение угла в градусах рад180 . Для проверки вычисленных значений воспользуемся формулами aahS 2 1 , (1) радsin 2 1 bcS . (2) Используя теорему синусов R cba 2 sinsinsin радрадрад , получим радsin2 a R . Документ Excel. Решим поставленную задачу, построив доку- мент Excel, представленный на рисунке 1. Для его создания выпол- ните перечисленные далее действия. 1. Загрузите Excel и разместите окно на свободной части экрана, используя Пуск Программы Microsoft Office – Microsoft Office Excel 2003. 2. Изучите окна Excel. Обратите внимание на следующие элементы окон: 5 Рисунок 1 – Вид документа Excel 6 2.1 строку заголовка; 2.2 строку меню; 2.3 Панель инструментов Стандартная; 2.4 Панель инструментов Форматирование; 2.5 Строку формул, содержащую поле Имя и Строку формул ; 2.6 строку заголовков столбцов ; 2.7 номера строк ; 2.8 полосы прокрутки; 2.9 строку ярлычков листов ; 2.10 строку состояния. 3. Введите в объединенные ячейки диапазона А1:F1 текст Лабора- торная работа Excel с форматом: шрифт: Times New Roman , размер: 12 , начертание: полужирный . Для этого: 3.1 объедините ячейки А1:F1. Для чего: 3.1.1 установите курсор на ячейку А1; 3.1.2 нажмите левую кнопку мыши и, удерживая ее, переме- стите курсор вправо до ячейки F1; 3.1.3 нажмите кнопку – Объединить и поместить в цен- тре на Панели инструментов Форматирование; 3.2 выставьте формат для текста на Панели инструментов Форматирование; 3.3 наберите текст: Лабораторная работа Excel; 3.4 нажмите Enter; 3.5 проверьте введенный текст. При наличии ошибки необходи- мо отредактировать содержимое ячейки. Для этого: 3.5.1 установите курсор на ячейку; 7 3.5.2 выполните 2LC; 3.5.3 внесите исправления в текст; 3.5.4 нажмите Enter. 4. Сохраните документ в файле с именем LrExcel1_Ф_N.xls, где Ф Ваша фамилия на русском языке, N номер группы. 5. Введите в объединенные ячейки диапазона А2:F3 текст: Опреде- ление параметров треугольника с форматом: шрифт: Times New Roman , размер: 12 , начертание: курсив , выравнивание: по центру по вертикали и горизонтали. Для этого: 5.1 введите текст в объединенные ячейки диапазона А2:F3; 5.2 выровняйте текст по вертикали по центру. Для этого: 5.2.1 выделите ячейку с текстом; 5.2.2 выберите в меню пункт Ячейки… и LC; 5.2.3 в окне на вкладке Выравнивание в раскрывающемся списке Выравнивание по вертикали: установите выравнивание по центру ; 5.2.4 нажмите кнопку ОК. 6. Введите в объединенные ячейки диапазона A4:F4 сведения о раз- работчике документа Excel, например, в виде: Студент Кире- ев С.И. Группа 10301113 с форматом шрифт: Times New Roman , размер: 12 , начертание: полужирный , выравнивание: по центру по вертикали и горизонтали. 8 7. Введите в объединенные ячейки диапазона A6:F6 текст: Исход- ные данные: с форматом шрифт: Times New Roman , размер: 12 , начертание: полужирный . выравнивание: по центру по вертикали и горизонтали. 8. Введите в объединенные ячейки диапазона B7:C7 текст: Сторона а=. Формат ячейки оставьте установленным по умолчанию. Выров- няйте текст по правому краю ячейки. Для этого: 8.1 введите текст; 8.2 выровняйте текст по правому краю ячейки. Для чего: 8.2.1 выделите ячейку B7; 8.2.2нажмите кнопку – По правому краю. 9. Введите в ячейку D7 число 45 , являющееся значением длины стороны a. Для этого: 9.1 выделите ячейку D7; 9.2 наберите число: 45 ; 9.3 нажмите Enter. 10. Введите в ячейку E7 текст: мм . Формат ячейки оставьте уста- новленным по умолчанию, выровняйте текст по левому краю. 11. Введите в ячейку F13 текст: мм2. Формат ячейки оставьте уста- новленным по умолчанию, выровняйте текст по левому краю. Для этого: 11.1 в ячейке F13 наберите текст: мм2; 11.2 выделите символ 2; 11.3 выберите в меню пункт Ячейки… или в кон- текстном меню команду Формат ячеек… и LC; 11.4 в окне на вкладке Шрифт поставьте фла- жок у Видоизменение надстрочный; 11.5 нажмите кнопку ОК; 11.6 нажмите Enter. 9 12. Продолжите построение фрагмента документа Excel вида . 13. В ячейке E12 постройте формулу Excel для вычисления p. В математической модели она определяется выражением 2 cba . Для этого: 13.1 выделите ячейку E12; 13.2 введите знак равно, т.к. с него должны начинаться все формулы Excel; 13.3 наберите ( ; 13.4 щелкните по ячейке D7, которая содержит значение a; 13.5 наберите знак операции сложение + ; 13.6 щелкните по ячейке D8, которая содержит значение b; 13.7 наберите знак операции сложение + ; 13.8 щелкните по ячейке D9, которая содержит значение c; 13.9 продолжите создание формулы набором: )/2; 13.10 нажмите Enter; 13.11 в ячейке должно появиться вычисленное значение 57,5 ; 13.12 при обнаружении ошибки выполните следующие действия: 13.12.1 выделите ячейку; 13.12.2 выполните LC в Строке формул; 13.12.3 внесите исправления в формулу, работая в Строке формул; 13.12.4 нажмите Enter. 14. В ячейке E13 постройте формулу Excel для вычисления S. В математической модели она определяется выражением 10 ))()(( cpbpapp . Для вычисления квадратного корня ис- пользуйте функцию КОРЕНЬ категории Математические. Для этого: 14.1 выделите ячейку E13; 14.2 нажмите кнопку – Вставка функции в Строке формул; 14.3 в окне Мастер функций – шаг 1 из 2 в раскрывающемся списке Категория: выберите категорию Математические; 14.4 в списке Выберите функцию: выберите функцию КО- РЕНЬ и нажмите кнопку ; 14.5 заполните окно Аргументы функции: 14.5.1 проверьте нахождение курсора в поле Число; 14.5.2 щелкните по ячейке, содержащей значение полупери- метра; 14.5.3 наберите знак операции умножение * и ( ; 14.5.4 в поле Число наберите полностью подкоренное выра- жения, используя ссылки на нужные по формуле ячейки; 14.5.5 в окне Аргументы функции нажмите кнопку ОК; 14.5.6 проверьте правильность вычисленного значения. 15. Продолжите построение документа Excel, используя математи- ческую модель задачи и изученные технологии. Не забывайте со- хранять документ в процессе работы. 16. Переименуйте Лист1 в Вершина А. Для этого: 16.1 поставьте курсор на ярлычок листа; 16.2 вызовите контекстное меню, выполнив щелчок правой кнопкой мыши; 16.3 выберите в контекстом меню Переименовать и LC. Имя на ярлычке станет выделенным; 16.4 наберите на клавиатуре новое имя: Вершина А и нажмите Enter. 17. Сдайте работу преподавателю. Постановка задачи 2. Для изучаемого треугольника определить: длину медианы mb, проведенной из вершины B к стороне b; длину биссектрисы lb, проведенной из вершины B к стороне b; 11 длину высоты hb, проведенной из вершины B к стороне b; величину внутреннего угла β, измеренного в радианах и градусах . Произвести проверку вычисленных параметров. Математическая модель задачи 2. Длины медианы, биссектри- сы и высоты, проведенных из вершины B: 222 22 2 1 bcamb , ca bpacp lb )(2 , b cpbpapp hb ))()((2 . Для определения величины угла воспользуемся теоремой ко- синусов в виде cos2222 accab . Отсюда значение угла в радианах ac bca 2 arccos 222 рад и значение угла в градусах рад180 . Для проверки вычисленных значений воспользуемся формулами bbhS 2 1 , (1) радsin 2 1 acS , (2) радsin2 b R . Документ Excel. Решим поставленную задачу, построив доку- мент Excel вида 12 . С целью повышения эффективности работы скопируем, переимену- ем и отредактируем лист Вершина А. 1. Скопируйте лист Вершина А и назовите копию Вершина В. Для этого: 1.1 установите курсор на ярлычок листа Вершина А; 1.2 вызовите контекстное меню, выполнив щелчок правой кноп- кой мыши; 1.3 выберите в контекстом меню Переместить/скопировать… и LC; 1.4 в окне Переместить или скопировать оставьте название книги, в поле перед листом: выберите Лист2, установите фла- жок Создать копию, нажмите кнопку ОК; 1.5 переименуйте лист Вершина А (2) в лист Вершина В. 2. На листе Вершина В удалите диапазон ячеек A1:F15. Для этого: 2.1 выделите диапазон ячеек A1:F15; 2.2 в контекстном меню активизируйте пункт Удалить…; 2.3 в окне Удаление ячеек включите переключатель ячейки со сдвигом вверх; 2.4 нажмите кнопку ОК. 13 3. Обратите внимание на отображение ошибки во всех ячейках, содержащих формулы. 4. Внесите изменения в ячейки листа Вершина В, содержащие текст. 5. Отредактируйте формулы, используя математическую модель задачи 2 и ссылки на ячейки, расположенные на листе Вершина А и содержащие нужные числовые значения. 6. Сдайте работу преподавателю. Постановка задачи 3. Для изучаемого треугольника опреде- лить: длину медианы mc, проведенной из вершины C к стороне с; длину биссектрисы lc, проведенной из вершины C к стороне с; длину высоты hc, проведенной из вершины C к стороне с; величину внутреннего угла γ, измеренного в радианах и градусах . Произвести проверку вычисленных параметров. Математическая модель задачи 3. Математическую модель задачи 3 построить самостоятельно в рабочей тетради по аналогии с математическими моделями задач 1 и 2. Документ Excel. Решите поставленную задачу, построив доку- мент Excel вида . 14 Скопируйте, переименуйте и отредактируйте лист Вершина В. Сдайте работу преподавателю. Постановка задачи 4. Для изучаемого треугольника докажите, что сумма его внутренних углов равна . Алгоритм решения задачи 4. Для доказательства используйте алгоритм если радрадрад , то вывод сообщения «Сумма внутренних углов треугольника равна » иначе вывод сообщения «Сумма внутренних углов треугольника не равна ». Документ Excel. На листе Вершина А объедините ячейки диа- пазона А29:F29. В ячейке А29 постройте формулу Excel для реали- зации алгоритма. Для этого: 1. выделите ячейку A29; 2. нажмите кнопку – Вставка функции в Строке формул; 3. в окне Мастер функций – шаг 1 из 2 в раскрывающемся списке Категория: выберите категорию Логические; 4. в списке Выберите функцию: выберите функцию ЕСЛИ и нажмите кнопку ; 5. заполните окно Аргументы функции: 5.1 проверьте нахождение курсора в поле Лог_выражение; 5.2 постройте в нем логическое выражение Excel, реализующее часть условия вида радрадрад , используя ссылки на нужные ячейки; 5.3 вставьте в логическое выражение обращение к функции ПИ(). Для этого: 5.3.1 в поле – Имя разверните список функций, нажав кнопку ; 5.3.2 активизируйте пункт меню Другие функции… ; 5.3.3 в очередном окне Мастер функций – шаг 1 из 2 в рас- крывающемся списке Категория: выберите категорию Ма- тематические; 15 5.3.4 в списке Выберите функцию: выберите функцию ПИ и нажмите кнопку ОК; 5.3.5 изучите окно Аргументы функции, связанное с функ- цией ПИ(); 5.3.6 в Строке формул в создаваемой формуле выполните LC на имени функции ЕСЛИ для возвращения к работе с ней; 5.4 установите курсор в поле Значение_если_истина; 5.5 наберите в нем текст «Сумма внутренних углов треугольника равна ПИ»; 5.6 установите курсор в поле Значение_если_ложь; 5.7 наберите в нем текст «Сумма внутренних углов треугольника не равна ПИ»; 5.8 в окне Аргументы функции проверьте правильность ответа, предлагаемого Excel; 5.9 при отсутствии ошибки в окне Аргументы функции нажми- те кнопку ОК. Сдайте работу преподавателю. Постановка задачи 5. Для изучаемого треугольника докажите, что сумма его внутренних углов равна 180 . Методические рекомендации. Используйте технологии, изу- ченные при решении задачи 4. Формулу Excel разместите на листе Вершина A, объединив ячейки диапазона А31:F31. Сдайте работу преподавателю. Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 2 Основные элементы Excel Ц е л ь р а б о т ы : закрепление основных технологий электронных таблиц Excel и навыков их использования для построения докумен- та Excel при решении технической задачи. Задания для выполнения Для поставленных задач постройте документы Excel следующей структуры: 1 название решаемой задачи, определяющее исследуемый объект или процесс; 16 2 сведения о студенте, включающие фамилию, инициалы, номер учебной группы; 3 текст: Исходные данные: ; 4 исходные данные с указанием наименования параметра, техни- ческого обозначения, числового значения, единиц измерения в вы- бранной системе счисления; 5 промежуточные результаты с указанием наименования пара- метра, технического обозначения, вычислительной формулы, еди- ниц измерения; 6 окончательные результаты, содержащие наименования пара- метров, технические обозначения, вычислительные формулы, еди- ницы измерения. Сохраняйте документ в файле с именем LrExcel2_Ф_N.xls. Ре- шение каждой задачи разместите на отдельном листе. Студенты, претендующие на экзаменационную оценку выше 6, дополнительно решают четвертую задачу. Вариант 1 1. Вычислить площадь полной поверхности усеченного конуса lrRrRS )(22 , где kRr и cos)( rRl . Значения 5,0k , 5233,0 рад, 40R мм. 2. Вычислить значение функции )(ln 2 e t , где 1 5 1 )(tg yxxy x и 8 1 arctg2cos 1y . Значения 2,0x , 65,11y . Результат для проверки: 373,2 , 544,0 , 539,10t . 3. Вычислить значение движущей силы FД, действующей на те- ло, при заданном значении перемещения S, удовлетворяющем усло- вию коннач SSS , : ,, ;, 2 конT Tнач Д SSSеслиSd SSSеслиSd F где b a bad tg . 17 Значения 0начS м, 9,0TS м, 2,1конS м, 5,0S м, 25,1a , 75,5b . 4. Вычислить значение движущей силы FД, действующей на те- ло, при заданных значениях перемещения коннач SSS и номере закона движения k, где ,, ;,5,5 ;, 2 конT TP pнач Д SSSеслиSd SSSеслиd SSSеслиSd F причем .63,2,10 ;42,5,1 ;51,5,2 илиkесли илиkесли илиkесли d Значения 0начS м, 5,0РS м, 9,0TS м, 2,1конS м , 3,0S м, 3k . Вариант 2 1. Вычислить площадь боковой грани прямой треугольной приз- мы haSгр , где трSa 2 . Значения 50h мм, 800трS мм 2. 2. Вычислить значение функции ec c S 32 cosγsin , где 2 1 3 1 3 1 γ x x , и )(tg )γ 3 sin(arccos 2a a c . Значения 2,71x , 4,5a . Результат для проверки: 041,0 , 243,1с , 157,0S . 3. Вычислить значение скорости at0vv движущегося тела при заданном значении времени t, удовлетворяющем условию коннач ttt , : 18 ,,2 ;,5,1 0 конT Tнач tttеслиk tttеслиk v где xeyk sin . Значения 0начt с, 9,7Tt с, 2,10конt с, 7,0t с, 5,1a м/c2, 2,1x , 75,0y . 4. Вычислить значение скорости at0vv движущегося тела при заданных значениях времени коннач ttt и номере закона движения n, где ,,2 ;, ;,5,1 0 конT Tp pнач tttеслиk tttеслиtk tttеслиk v причем .63,5,7 ;42,5,1 ;51,5,2 илиnесли илиnесли илиnесли k Значения 0начt с, 2,5рt с, 9,7Tt с, 2,10конt с, 7,0t с, 5,1a м/c2, 1n . Остальные варианты заданий для выполнения представлены в электронном лабораторном практикуме. Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 3 Таблицы и графики в Excel Ц е л ь р а б о т ы : приобретение навыков создания, редактирова- ния и форматирования таблиц; использования автозаполнения при решении технических задач; построения диаграмм и графиков в Ex- cel. Постановка задачи. Определить параметры поступательного равноускоренного движения тела, вычислив n значений времени t, скорости at0vv , перемещения 2 2 0 at ts v и силы 19 конs s FF 10 при изменении времени t от начt до конt . Значе- ния 0начt с, 5конt с, 5,30v м/с, 5,0a м/с 2, 5,900F Н, 11n . Математическая модель задачи. Разобьем промежуток време- ни коннач tt , на 1n равный элементарный интервал величиной )1( )( n tt t начкон . Полученные промежуточные точки пронумеру- ем от 1 до n. Используем переменную i для обозначения номера текущей точки. Значения параметров движения в i -ой точке вычис- ляются по формулам titt начi 1 , iat0vvi , 2 2 0 i ii at ts v , кон i i s s FF 10 для ni ...,,2,1 . Документ Excel. Решим поставленную задачу, построив документ Excel. Для этого: 1. Загрузите Excel и разместите окно на свободной части экрана. 2. Сохраните документ в файле с именем LrExcel3_Ф_N.xls. 3. Постройте фрагмент документа Excel, представленный на рисун- ке 2. Используйте изученные технологии объединения и формати- рования ячеек, ввода и форматирования текста. Для ввода символа Δ используйте технологию вставки символа, задав в окне Символ шрифт Symbol. 20 Рисунок 2 – Вид фрагмента документа Excel 4. В ячейке E11 постройте формулу Excel для вычисления t . В математической модели она определяется выражением )1( )( n tt начкон . 5. Выровняйте числовые значения по правому краю. 6. Введите в ячейки A15, A16, A17,… ряд чисел 1, 2, 3, …, 11, опре- деляющих номера текущих точек. Для этого: 6.1 в ячейку A15 введите число 1; 6.2 в ячейку A16 введите число 2; 6.3 выделите ячейки A15:A16; 6.4 подведите курсор к черному квадратику в правом нижнем уг- лу выделенных ячеек. Курсор должен принять вид + ; 6.5 нажмите левую кнопку мыши и переместите курсор вниз до появления в подсказке числа 11; 6.6 проверьте адрес ячейки, содержащей число 11. Он должен быть A25. 21 7. Постройте формулы для вычисления 11n значений времени по формуле titt начi 1 в ячейках B15:B25. Для этого: 7.1 выделите ячейку B15; 7.2 наберите знак: = ; 7.3 щелкните по ячейке E7, которая содержит значение начt ; 7.4 т.к. значение начt постоянно, то ссылка на ячейку E7 должна быть абсолютной и иметь вид $E$7. Для установки абсолютной ссылки нажмите клавишу ; 7.5 наберите: +( ; 7.6 щелкните по ячейке A15, которая содержит значение i , определяющее первую текущую точку. Ссылка на ячейку A15 должна остаться относительной, т.к. номер текущей точки – ве- личина переменная; 7.7 наберите: -1)* ; 7.8 щелкните по ячейке E11, которая содержит значение t ; 7.9 т.к. значение t постоянно, то ссылка на ячейку E11 должна быть абсолютной. Для установки абсолютной ссылки нажмите клавишу ; 7.10 нажмите Enter; 7.11 проверьте правильность ввода формулы: значение в ячейке B15 должно быть равно значению 0начt ; 7.12 произведите автозаполнение построенной формулой ячеек B16:B25. Для этого: 7.12.1 выделите ячейку B15; 7.12.2 подведите курсор к черному квадрату в правом нижнем углу ячейки B15. Курсор должен принять вид +; 7.12.3 нажмите левую кнопку мыши и тяните вниз до ячейки B25; 7.13 проверьте правильность выполненных действий: значение в ячейке B25 должно быть равно 5конt . 8. Постройте формулы для вычисления n значений скорости iat0vvi , перемещения 2 2 0 i ii at ts v и силы 22 кон i i s s FF 10 с использованием технологий, описанных в пп.7.1-7.12, учитывая, что значения 00 ,, Fav постоянны, n = 11 и nкон ss . Результаты разместите в ячейках C15:C25, D15:D25, E15:E25. 9. Отформатируйте таблицу, выровняв информацию в ее ячейках по центру. 10. Установите границы таблицы. Для этого: 10.1 выделите заполненные ячейки диапазона A15:E25; 10.2 выберите в меню пункт Ячейки… или в кон- текстном меню команду Формат ячеек ; 10.3 в окне на вкладке Граница выберите в списке Тип линии линию ; для раскрывающегося списка Цвет нажмите кнопку ; выберите цвет Индиго , выполнив на нем LC; выберите внешние границы, нажав кнопку ; 10.4 нажмите кнопку ; 10.5 установите границы на ячейки A14, B14, С14, D14, E14. Для чего: 10.5.1 выполните пп.10.1-10.2; 10.5.2 в окне на вкладке Граница выберите внутренние границы нажатием кнопки , а затем внеш- ние нажатием ; 10.5.3 нажмите кнопку . 11. Выполните Заливку ячеек A14, B14, С14, D14, E14. Для этого: 11.1 выделите заполненные ячейки диапазона A14:E14; 11.2 выберите в меню пункт Ячейки… или в кон- текстном меню команду Формат ячеек ; 23 11.2.1 в окне на вкладке Вид в поле Заливка ячеек выберите светло-бирюзовый цвет; 11.3 нажмите кнопку ОК. 12. Сохраните документ. 13. Определите среднюю скорость движения. Для этого: 13.1 введите в объединенные ячейки диапазона A27:B27 текст: Средняя скорость , формат оставьте установленным по умолча- нию; 13.2 переведите курсор в ячейку C27; 13.3 нажмите кнопку – Вставка функции в Строке формул; 13.4 в окне Мастер функций – шаг 1 из 2 в раскрывающемся списке Категория: выберите категорию Статистические; 13.5 в списке Выберите функцию: выберите функцию СРЗНАЧ и нажмите кнопку ОК; 13.6 заполните окно Аргументы функции: 13.6.1 проверьте нахождение курсора в поле Число 1; 13.6.2 выделите диапазон ячеек, содержащих значения скорости; 13.6.3 проверьте примерную правильность вычисленного зна- чения; 13.6.4 в случае отсутствия ошибок нажмите кнопку ОК; 13.7 в ячейке C27 должно быть вычислено значение средней ско- рости. 13.8 в ячейке D27 разместите текст: м/с . 14. Используя технологию, описанную в п.13, определите среднюю силу. В объединенные ячейки C28:D28 введите текст: Средняя сила, значение средней силы разместите в ячейке E28, в ячейке F28 – текст: Н. 15. Добавьте диапазон свободных ячеек A4:F5. Для этого: 15.1 выделите диапазон заполненных ячеек A4:F5; 15.2 вызовите контекстное меню диапазона; 15.3 активизируйте пункт меню Добавить ячейки… ; 15.4 в окне Добавление ячеек включите, если необходимо, пе- реключатель ячейки со сдвигом вниз ; 15.5 нажмите кнопку ОК ; 24 15.6 запомните, что абсолютные и относительные ссылки в фор- мулах Excel изменил автоматически; 15.7 снимите выделение со свободных ячеек. 16. Введите в объединенные ячейки диапазона A4:F4 сведения о разработчике документа Excel, например, в виде: Студент Кире- ев С.И. Группа 10301213 с форматом шрифт: Times New Roman , размер: 12 , начертание: полужирный , выравнивание: по центру по вертикали и горизонтали. 17. Окончательно документ Excel для расчета параметров поступа- тельного движения тела примет вид, представленный на рисунке 3. 18. Переименуйте Лист1 в Расчеты в Excel . 19. Сдайте работу преподавателю. 20. Постройте график зависимости tv . Для этого: 20.1 выделите диапазон ячеек C17:C27, содержащих значения скорости в таблице результатов; 20.2 нажмите кнопку – Мастер диаграмм на Панели ин- струментов Стандартная; 20.3 в окне на вкладке Стандартные выберите Тип: Точечная и Вид: Точеч- ная диаграмма со значениями, соединенными сглаживаю- щими линиями и нажмите кнопку Далее> ; 20.4 в окне укажите источники исходных данных. Для этого: 20.4.1 на вкладке Диапазон данных в текстовом поле проверьте правильность ссылки на диапазон ячеек, содержащих значения скорости; 20.4.2 введите имя Ряда1. Для чего: а) перейдите на вкладку Ряд; б) установите курсор в текстовое поле ; в) наберите текст: v(t) ; 25 Рисунок 3 – Вид документа Excel 26 20.4.3 задайте Значения X:. Для чего: а) установите курсор в текстовое поле Значения X: ; б) выделите в таблице результатов диапазон ячеек, содер- жащих значения времени t; в) проверьте на образце правильность расположения зна- чений времени вдоль оси абсцисс; 20.4.4 нажмите кнопку Далее> . 20.5 задайте параметры диаграммы в окне . Для этого: 20.6 задайте название графика и заголовки его осей. Для чего: а) перейдите на вкладку Заголовки; б) установите курсор в текстовом поле ; в) дополните Название диаграммы: до: График зависи- мости v(t) ; г) установите курсор в текстовом поле ; д) наберите имя переменной: t, с ; е) установите курсор в текстовом поле ; ф) наберите имя переменной: v, м/с ; 20.6.1 нажмите кнопку Далее>; 20.7 проверьте размещение графика на имеющемся листе в окне ; 20.8 нажмите кнопку Готово; 20.9 проверьте построенный график. При несоответствии точно- сти числовых значений по оси t выполните следующие действия: 20.9.1 поставьте курсор на Ось X (категорий) и вызовите контекстное меню, выполнив щелчок правой кнопкой мыши; 20.9.2 в контекстном меню выберите пункт Формат оси…; 20.9.3 в окне Формат оси перейдите на вкладку Число; 20.9.4 в списке Числовые форматы: выберите пункт Число- вой, выполнив LC; 20.9.5 в поле Число десятичных знаков: проверьте и устано- вите требуемое число десятичных знаков; 20.9.6 нажмите кнопку ОК; 20.10 переместите диаграмму под таблицу результатов. Для этого: 27 20.10.1 поставьте курсор на Область диаграммы (вне Обла- сти построения диаграммы); 20.10.2 нажмите левую кнопку мыши и, удерживая ее, пере- местите диаграмму; 20.10.3 снимите выделение с графика. 21. Сохраните документ. 22. Постройте график зависимости )(ts , расположив его под графи- ком v(t) . При построении используйте технологию, описанную в пп.20.1-20.10. 23. Нанесите сетку основных линий Х и Y на график v(t) . Для это- го: 23.1 выделите Область диаграммы, установив курсор на Об- ласть диаграммы (вне Области построения диаграммы) и выполнив LC; 23.2 щелкните правой кнопкой мыши; 23.3 выберите в контекстном меню пункт Параметры диаграм- мы…; 23.4 в окне перейдите на вкладку Ли- нии сетки; 23.5 установите флажки для осей X и Y; 23.6 нажмите кнопку ОК. 24. Установите для Области диаграммы графика )(tv фон Белый мрамор. Для этого: 24.1 выделите, если необходимо, Область диаграммы; 24.2 выполните 2LC на Области диаграммы или выберите в контекстном меню пункт Формат области диаграммы...; 24.3 в окне перейдите на вкладку Вид; 24.4 нажмите кнопку ; 24.5 в окне перейдите на вкладку Текстура; 24.6 выберите Белый мрамор ; 24.7 нажмите кнопку ОК в окне ; 28 24.8 нажмите кнопку ОК в окне . 25. Установите для Области построения диаграммы графика )(tv фон Голубая тисненая бумага – . 26. Установите для – Легенды светло – серый фон , ис- пользуя палитру цветов поля . 27. Измените цвет Ряда )(tv на вишневый и увеличьте толщину ряда. Для этого: 27.1 установите курсор на Ряд )(tv и 2LC; 27.2 в окне перейдите на вкладку Вид; 27.3 в поле : 27.3.1 щелкните по кнопке рядом с полем , выберите вишневый цвет ; 27.3.2 щелкните по кнопке рядом с полем , выбери- те толщину линии ; 27.4 нажмите кнопку ОК. 28. Увеличьте толщину осей Х и Y. 29. Постройте график зависимостей )(tv и )(ts на одной Области диаграмм. Для этого: 29.1 скопируйте отформатированный график )(tv . Для чего: 29.1.1 выделите Область диаграммы; 29.1.2 нажмите кнопку – Копировать на Панели ин- струментов Стандартная; 29.1.3 выделите любую ячейку под графиком )(ts ; 29.1.4 нажмите кнопку – Вставить на Панели инстру- ментов Стандартная; 29.1.5 при необходимости переместите скопированный гра- фик на свободное место листа; 29.2 выделите диапазон ячеек, содержащий значения пути s в таблице результатов; 29 29.3 подведите курсор справа к границе выделенного диапазона. Курсор должен принять вид ; 29.4 нажмите левую кнопку мыши и, удерживая ее, перетяните диапазон на Область построения диаграммы скопированного графика )(tv . Отпустите кнопку мыши; 29.5 отредактируйте построенный график: 29.5.1 дайте имя Ряду )(ts . Для чего: а) выделите Область диаграммы; б) выполните RC, выберите пункт контекстного меню Ис- ходные данные… и LC; в) в окне на вкладке Ряд в списке выберите Ряд2; г) установите курсор в текстовое поле ; д) наберите текст: s(t); е) нажмите кнопку ОК; 29.5.2 переименуйте график и дополните название оси Y. Для чего: а) выделите Область диаграммы; б) в контекстном меню выберите пункт Параметры диа- граммы… и LC; в) в окне перейдите на вкладку За- головки; г) в поле дополните название графика до: График зависимостей v(t) и s(t) ; д) в поле дополните название оси Y набо- ром текста: s, м ; е) нажмите кнопку ОК; 29.5.3 проверьте правильность построения графика и снимите с него выделение. 30. Постройте график зависимости )(sF . 31. В документе Ехcel достройте таблицу Результаты вычислений. Используйте абсолютную ссылку на ячейку, содержащую значение ускорения во фрагменте Исходные данные: ; 30 . 32. Постройте график зависимости )(ta . 33. Скопируйте лист Расчеты в Excel и назовите его Эксперимент. 34. На листе Эксперимент измените значения исходных данных: 75,10v м/с, 22,1a м/с 2, 5,1начt с, 5,8конt с, 15,80F Н, 11n . 35. Убедитесь: Excel пересчитал значения параметров и перестроил графики для новых исходных данных в автоматическом режиме. 36. Сдайте выполненную работу преподавателю. Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 4 Определение параметров технических процессов в Excel Ц е л ь р а б о т ы : закрепление навыков использования техноло- гий Excel для решения технической задачи. Задания для выполнения 1. Изучите поставленную задачу. 2. В рабочей тетради постройте математическую модель иссле- дуемого процесса и сдайте ее преподавателю. 3. В соответствии с математической моделью постройте доку- мент Excel, содержащий 31 1 название решаемой задачи, определяющее исследуемый объ- ект или процесс; 2 сведения о студенте, включающие фамилию, инициалы, но- мер учебной группы и номер варианта; 3 текст: Исходные данные: ; 4 исходные данные с указанием наименования параметра, тех- нического обозначения, числового значения, единиц измере- ния в выбранной системе счисления; 5 промежуточные результаты с указанием наименования пара- метра, технического обозначения, вычислительной формулы, единиц измерения; 6 окончательные результаты представьте в виде таблицы, со- держащей наименования параметров, технические обозначе- ния, вычислительные формулы, единицы измерения; 7 постройте графики требуемых зависимостей. 4. Сохраните документ в файле с именем LrExcel4_Ф_N.xls. Варианты заданий 1. Определить параметры движения тела, брошенного верти- кально вверх, вычислив n значений времени t, скорости gt0vv и высоты подъема 2 2 0 gt th v при изменении времени t от начt до конt . Построить графики зависимостей )(tv , )(th , )(tv и )(th в одних осях координат. Значения 0начt с, 038736,2конt с, 200v м/с, 8,9g м/с2, 16n . 2. Определить параметры вращательного движения вала, вычис- лив n значений времени t, угловой скорости t0 и угла по- ворота 2 2 0 t t при изменении времени t от начt до конt . Построить графики зависимостей )(t , )(t , )(t и )(t в одних осях координат. 32 Значения 0начt с, 15конt с, 85,70 с -1, 588,0 с-2, 9n . 3. На тело действуют движущая сила ДF и сила сопротивления CF . Определить силовые параметры движения, вычислив n значе- ний времени t, движущей силы )sin1(0 tFFД и силы сопро- тивления )cos8,5(0 t n F FC при изменении времени t от начt до конt . Построить графики зависимостей )(tFД , )(tFС , )(tFД и )(tFС в одних осях координат. Значения 0начt с, 4конt с, 3,600F H, циклической ча- стоты 9,0 с-1, 11n . 4. На вращающийся вал действуют движущий момент ДM и момент сопротивления CM . Определить параметры вращения вала, вычислив n значений времени t, движущего момента ))cos(2( 00 tMM Д и момента сопротивления ))sin(1( 2 0 0 t M MC при изменении времени t от начt до конt . Построить графики зависимостей )(tM Д , )(tMС , )(tM Д и )(tMС в одних осях координат. Значения 0начt с, 9конt с, начального момента 3,150M H∙м, циклической частоты 698131701,0 с -1, начальной фазы колебаний 52359878,00 рад, 9n . Остальные варианты заданий для выполнения представлены в электронном лабораторном практикуме. Литература 33 1. Информатика: базовый курс : учебное пособие для вузов / С. В. Симонович [и др.] ; под ред. С. В. Симонович. – 2-е изд. – СПб. : Питер, 2009. – 639 с. 2. Информатика : методическое пособие к лабораторным работам для студентов машиностроительных специальностей : в 4 ч. / П. П. Анципорович [и др.]. – 2-е изд., испр. и доп. – Минск : БНТУ, 2007. – Ч. 1 : Алгоритмизация инженерных задач. – 56 с. 3. Дубина, А. Г. Машиностроительные расчеты в среде Excel 97/2000 / А. Г. Дубина. – СПб. : БХВ-Петербург, 2000. – 416 с. 4. Соломенчук, В. Г. Excel 2007 / В. Г. Соломенчук. – СПб. : Питер, 2007. – 128 с. 34 Содержание Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 1 Знакомство с Excel ........................................................................ 3 Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 2 Основные элементы Excel ............................................................ 15 Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 3 Таблицы и графики в Excel .......................................................... 18 Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 4 Определение параметров технических процессов в Excel ........ 30 Литература .................................................................................... 33 Учебное издание ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ В EXCEL Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Информатика» В 2 частях Ч а с т ь 1 Составители: ЛУЦКО Наталья Яковлевна АНЦИПОРОВИЧ Петр Петрович АЛЕЙНИКОВА Ольга Ивановна Технический редактор О. В. Песенько Подписано в печать 05.08.2013. Формат 60 841/16. Бумага офсетная. Ризография. Усл. печ. л. 2,03. Уч.-изд. л. 1,59. Тираж 300. Заказ 673. Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусский национальный технический университет. ЛИ № 02330/0494349 от 16.03.2009. Пр. Независимости, 65. 220013, г. Минск.