Алгоритм построения графика изменения напряженности поля движущейся заряженной частицы

Курсовая робота по дисциплине «Алгоритмические языки»

на тему:

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.

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

#include

#include

#include

#include

#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]=((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)=%lfn", t, H);

}

N_[i]=l;

fprintf (res," n");

}

fclose (res);

fflush (stdin);

//vivodim grafiki

for (i=0;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

{

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

{

minH = (pHH[i]

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

{

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

{

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 (0.0)=0.0

H (0.50 000)=0.1 899

H (0.100 000)=0.3 616

H (0.150 000)=0.5 182

H (0.200 000)=0.6 627

H (0.250 000)=0.7 963

H (0.300 000)=0.7 677

H (0.350 000)=0.7 418

H (0.400 000)=0.7 184

H (0.450 000)=0.6 972

H (0.500 000)=0.6 780

H (0.550 000)=0.6 780

H (0.600 000)=0.6 780

H (0.650 000)=0.6 780

H (0.700 000)=0.6 780

H (0.750 000)=0.6 780

H (0.800 000)=0.6 780

H (0.850 000)=0.6 780

H (0.900 000)=0.6 780

H (0.950 000)=0.6 780

H (1.0)=0.6 780

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 (0.0)=0.0

H (0.50 000)=0.577

H (0.100 000)=0.1 110

H (0.150 000)=0.1 606

H (0.200 000)=0.2 072

H (0.250 000)=0.2 509

H (0.300 000)=0.2 435

H (0.350 000)=0.2 367

H (0.400 000)=0.2 303

H (0.450 000)=0.2 244

H (0.500 000)=0.2 189

H (0.550 000)=0.2 189

H (0.600 000)=0.2 189

H (0.650 000)=0.2 189

H (0.700 000)=0.2 189

H (0.750 000)=0.2 189

H (0.800 000)=0.2 189

H (0.850 000)=0.2 189

H (0.900 000)=0.2 189

H (0.950 000)=0.2 189

H (1.0)=0.2 189

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 (0.0)=0.0

H (0.50 000)=0.327

H (0.100 000)=0.640

H (0.150 000)=0.943

H (0.200 000)=0.1 236

H (0.250 000)=0.1 520

H (0.300 000)=0.1 496

H (0.350 000)=0.1 473

H (0.400 000)=0.1 450

H (0.450 000)=0.1 429

H (0.500 000)=0.1 408

H (0.550 000)=0.1 408

H (0.600 000)=0.1 408

H (0.650 000)=0.1 408

H (0.700 000)=0.1 408

H (0.750 000)=0.1 408

H (0.800 000)=0.1 408

H (0.850 000)=0.1 408

H (0.900 000)=0.1 408

H (0.950 000)=0.1 408

H (1.0)=0.1 408

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.

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.