Алгоритм построения графика изменения напряженности поля движущейся заряженной частицы

Алгоритм построения графика изменения напряженности поля движущейся заряженной частицы

Курсовая робота

по дисциплине «Алгоритмические языки»

Расчет изменения напряженности поля движущейся заряженной частицы

План

1. Постановка задачи.

2. Таблица символических имен.

3. Блок-схемы главной функции main и других функций, которые вызываются из main.

4. Текст программы на языке Си. Результаты в виде таблиц и графиков.

Вывод.

Список использованной литературы.

1. Постановка задачи

Описать массив структур из 3-х элементов. Каждая структура объединяет данные для одного варианта расчета.

Необходимо для каждого варианта на отрезке времени от 0 до T с шагом ?t построить график изменения напряженности поля движущейся заряженной частицы. Её величина определяется выражением:

где

e - заряд частицы;

v - скорость;

б - угол между направлением скорости и прямой, проведенной от частицы в данную точку поля.

б =р/2

Заряд частицы и скорость её движения изменяются во времени:

Здесь:

e0, k0, с - заданные константы.

v0, r - заданные константы.

Исходные данные считывать из файла. Результаты расчетов занести в другой файл. Предусмотреть отдельные функции для вычисления k, e, v.

Исходные данные:

1. Вариант №1

T=1 c

?t=0.05 c

e0=1*10-9 к

k0=0.01

с=0,1

v0=1000 м/с

r=2

R=0,001 м

2. Вариант №2

T=1 c

?t=0.05 c

e0=1*10-9 к

k0=0.01

с=0,1

v0=1200 м/с

r=1,5

R=0,002 м

3. Вариант №3

T=1 c

?t=0.05 c

e0=1*10-9 к

k0=0.01

с=0,1

v0=1500 м/с

r=0,7

R=0,003 м

2. Таблица символических имен

3. Блок-схемы главной функции main и других функций, которые вызываются из main

1. Функция main.

2. Функция chtenie_dannih.

3. Функция eee.

4. Функция kkk.

5. Функция vvv.

6. Функция vivod_grafikov.

4. Текст программы на языке Си. Результаты в виде таблиц и графиков

Текст программы на языке Си.

#include <stdio.h>

#include <math.h>

#include <alloc.h>

#include <conio.h>

#include <graphics.h>

#define N 3

struct variant

{

double T;

double dt;

double e0;

double k0;

double c;

double v0;

double r;

double R;

} mas[N];

double*ptt[N];

double*pHH[N];

int N_[N];

void chtenie_dannih(struct variant a[]);

double eee(double k0,double c,double e0,double t,double T);

double kkk(double k0,double c,double t,double T);

double vvv(double v0,double r,double t,double T);

void vivod_grafikov(int a,double*ptt,double*pHH,int N_);

//---------------------------------------------------------------------------

void main()

{

FILE *res;

int i,l,j;

double e,v,H,t;

double alfa=M_PI/2;

res=fopen("result.txt","w");

clrscr();

chtenie_dannih(mas);//s4itivaem dannie

puts("Vvedite, pogalyista, vawe ljubimoe chislo:");

scanf("%f",&H);

//tabyliryem fynkciju

for(i=0;i<N;i++)

{

N_[i]=((int)(mas[i].T/mas[i].dt))+2;

ptt[i]=(double*)malloc(N_[i]*sizeof(double));

pHH[i]=(double*)malloc(N_[i]*sizeof(double));

for(t=0,l=0;t<=mas[i].T+1e-5;t+=mas[i].dt,l++)

{

e=eee(mas[i].k0,mas[i].c,mas[i].e0,t,mas[i].T);

v=vvv(mas[i].v0,mas[i].r,t,mas[i].T);

H=e*v*sin(alfa)/pow(mas[i].R,2.0);

ptt[i][l]=t;

pHH[i][l]=H;

fprintf(res,"H(%lf)=%lf\n",t,H);

}

N_[i]=l;

fprintf(res,"\n");

}

fclose(res);

fflush(stdin);

//vivodim grafiki

for(i=0;i<N;i++)

{

vivod_grafikov(i,ptt[i],pHH[i],N_[i]);

getchar();

}

}

//---------------------------------------------------------------------------

void chtenie_dannih(struct variant a[])

{

int i;

FILE*f = fopen("ish.txt","r");

for(i=0;i<N;i++)

{

fscanf(f,"%lf",&a[i].T);

fscanf(f,"%lf",&a[i].dt);

fscanf(f,"%lf",&a[i].e0);

fscanf(f,"%lf",&a[i].k0);

fscanf(f,"%lf",&a[i].c);

fscanf(f,"%lf",&a[i].v0);

fscanf(f,"%lf",&a[i].r);

fscanf(f,"%lf",&a[i].R);

}

fclose(f);

}

//---------------------------------------------------------------------------

double eee(double k0,double c,double e0,double t,double T)

{

double k=kkk(k0,c,t,T);

double res_e;

if(t<=T/4)

res_e=e0*(1-exp(-k*t));

else

res_e=e0*(1-exp(-k*T/4));

return res_e;

}

//---------------------------------------------------------------------------

double kkk(double k0,double c,double t,double T)

{

double res_k;

if(t<=T/8)

res_k=k0*(1+exp(-c*t));

else

res_k=k0*(1+exp(-c*T/8));

return res_k;

}

//---------------------------------------------------------------------------

double vvv(double v0,double r,double t,double T)

{

double res_v;

if(t<=T/2)

res_v=v0*(1+exp(-r*t));

else

res_v=v0*(1+exp(-r*T/2));

return res_v;

}

//---------------------------------------------------------------------------

void vivod_grafikov(int a,double*ptt,double*pHH,int N_)

{

int gdriver = DETECT, gmode, errorcode;

int xmax,ymax;//maksimalnie koordinatu x - shir, y - visota

int xmin,ymin;//otstupi ot kraev

int x_tek,y_tek;//tekushie koordinati

int x_pred,y_pred;//predidushie koordinati

int i;

char st[20];

double minH,maxH;//krajnie znachenija H

initgraph(&gdriver, &gmode, "f:\\turbocpp\\bgi");

//ystanavlivaem otstypi ot kraev

xmin = 85;

ymin = 15;

//ystanavlivaem maksimalnie koordinati x i y

xmax = getmaxx()-20;

ymax = getmaxy()-20;

//nahodim maksimalnoe i minimalnoe H

maxH = minH = pHH[0];

for(i=0;i<N_;i++)

{

minH = (pHH[i]<minH)?pHH[i]:minH;

maxH = (pHH[i]>maxH)?pHH[i]:maxH;

}

//zalivaem fon

setfillstyle(SOLID_FILL,7);

bar(0,0,getmaxx(),getmaxy());

//vivodim nomer varianta

setcolor(2);

sprintf(st,"Variant No %d",a+1);

outtextxy(0,4,st);

//4ertim osi

setcolor(0);

line(xmin,ymin,xmin,ymax);//os' oy

line(xmin,ymax,xmax,ymax);//os' ox

//risyem strelo4ki

line(xmin,ymin,xmin+3,ymin+5); // Y \

line(xmin,ymin,xmin-3,ymin+5); // Y /

line(xmax,ymax,xmax-5,ymax-3); // X \

line(xmax,ymax,xmax-5,ymax+3); // X /

//podpisivaem osi

setcolor(6);

outtextxy(xmin+6,ymin,"H");

outtextxy(xmax,ymax-10,"t");

//4ertim i podpisivaem delenija po osi oy

setcolor(0);

settextstyle(SMALL_FONT,HORIZ_DIR,4);

for(y_tek=ymax-20;y_tek>ymin+10;y_tek-= 20)

{

line(xmin-2,y_tek,xmin+2,y_tek);

sprintf(st,"%0.5lf",maxH-(y_tek-ymin)*(maxH-minH)/(ymax-ymin));

outtextxy(xmin-70,y_tek-6,st);

}

//4ertim i podpisivaem delenija po osi ox

for(i=0;i<N_;i++)

{

x_tek=xmin+((ptt[i]-ptt[0])*(xmax-xmin)/(ptt[N_-1]-ptt[0]));

line(x_tek,ymax-2,x_tek,ymax+2);

if(i%3==0)

{

sprintf(st,"%0.2lf",ptt[0]+(x_tek-xmin)*(ptt[N_-1]-ptt[0])/(xmax-xmin));

outtextxy(x_tek-3,ymax+4,st);

}

}

//risyem grafik

setcolor(1);

x_pred=xmin;

y_pred=ymax;

for(i=0;i<N_;i++)

{

x_tek=xmin+((ptt[i]-ptt[0])*(xmax-xmin)/(ptt[N_-1]-ptt[0]));

y_tek=(int)((pHH[i]-minH)*(ymax-ymin)/(maxH-minH));

y_tek=ymax-y_tek;

line(x_pred,y_pred,x_tek,y_tek);

x_pred=x_tek;

y_pred=y_tek;

}

}

Результаты в виде таблиц и графиков.

Ш 1-й вариант

Исходные данные:

T=1 c

?t=0.05 c

e0=1*10-9 к

k0=0.01

с=0,1

v0=1000 м/с

r=2

R=0,001 м

Результаты программы:

H(0.000000)=0.000000

H(0.050000)=0.001899

H(0.100000)=0.003616

H(0.150000)=0.005182

H(0.200000)=0.006627

H(0.250000)=0.007963

H(0.300000)=0.007677

H(0.350000)=0.007418

H(0.400000)=0.007184

H(0.450000)=0.006972

H(0.500000)=0.006780

H(0.550000)=0.006780

H(0.600000)=0.006780

H(0.650000)=0.006780

H(0.700000)=0.006780

H(0.750000)=0.006780

H(0.800000)=0.006780

H(0.850000)=0.006780

H(0.900000)=0.006780

H(0.950000)=0.006780

H(1.000000)=0.006780

Результаты в Excel:

Ш 2-й вариант

Исходные данные:

T=1 c

?t=0.05 c

e0=1*10-9 к

k0=0.01

с=0,1

v0=1200 м/с

r=1,5

R=0,002 м

Результаты программы:

H(0.000000)=0.000000

H(0.050000)=0.000577

H(0.100000)=0.001110

H(0.150000)=0.001606

H(0.200000)=0.002072

H(0.250000)=0.002509

H(0.300000)=0.002435

H(0.350000)=0.002367

H(0.400000)=0.002303

H(0.450000)=0.002244

H(0.500000)=0.002189

H(0.550000)=0.002189

H(0.600000)=0.002189

H(0.650000)=0.002189

H(0.700000)=0.002189

H(0.750000)=0.002189

H(0.800000)=0.002189

H(0.850000)=0.002189

H(0.900000)=0.002189

H(0.950000)=0.002189

H(1.000000)=0.002189

Результаты в Excel:

Ш 3-й вариант

Исходные данные:

T=1 c

?t=0.05 c

e0=1*10-9 к

k0=0.01

с=0,1

v0=1500 м/с

r=0,7

R=0,003 м

Результаты программы:

H(0.000000)=0.000000

H(0.050000)=0.000327

H(0.100000)=0.000640

H(0.150000)=0.000943

H(0.200000)=0.001236

H(0.250000)=0.001520

H(0.300000)=0.001496

H(0.350000)=0.001473

H(0.400000)=0.001450

H(0.450000)=0.001429

H(0.500000)=0.001408

H(0.550000)=0.001408

H(0.600000)=0.001408

H(0.650000)=0.001408

H(0.700000)=0.001408

H(0.750000)=0.001408

H(0.800000)=0.001408

H(0.850000)=0.001408

H(0.900000)=0.001408

H(0.950000)=0.001408

H(1.000000)=0.001408

Результаты в Excel:

Выводы

Выполняя курсовую работу, разработан алгоритм программы на языке Си, которая вычисляет и рисует график изменения напряженности поля движущейся заряженной частицы на интервале времени [0,T].

Результаты программы заносятся в файл «RESULT.txt».

Работоспособность алгоритма и программы проверена на контрольных примерах.

Список использованной литературы

1. «Язык программирования Cи» 2-е изд. М.: «Вильямс»

Керниган Б., Ритчи Д.

2. «Полный справочник по C» 4-е изд. М.: «Вильямс»

Шилдт Г.

3. «Программирование на языке Cи» 3-е изд. М.: «Вильямс»

Кочан С.