Материал: Полет снаряда с учетом сопротивления воздуха

Полет снаряда с учетом сопротивления воздуха

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

“ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ”

(ГОУВПО “ВГТУ”)

Факультет радиотехники и электроники

Кафедра радиотехники

Специальность радиоэлектронные системы и комплексы

Курсовая работа по информатике

на тему «Полет снаряда с учетом сопротивления воздуха»

Выполнил:

студент группы РП-131

Копаев О.Ю.

Воронеж 2014

Содержание

Введение

Задание кафедры

. Динамика движения материальной точки

. Структурная схема процедуры построения траектории

. Проектирование программы

. Текст программы

. Описание программы

.1 Структура программы

.2 Инструкция пользователя

.3 Контрольный пример

Выводы по работе

Список использованной литературы

Введение

Система объектно-ориентированного программирования C++ Builder производства корпорации Borland предназначена для операционных систем Windows и NT. Интегрированная среда C++ Builder обеспечивает скорость визуальной разработки, продуктивность повторно используемых компонент в сочетании с мощью языковых средств C++, усовершенствованными инструментами и разномасштабными средствами доступа к базам данных.++ Builder может быть использован везде, где требуется дополнить существующие приложения расширенным стандартом языка C++, повысить быстродействие и придать пользовательскому интерфейсу качества профессионального уровня.

Рассмотрим отличительные характеристики, которые выдвигают Borland C++ Builder на авангардные позиции систем объектно-ориентированного программирования для быстрой разработки современного математического обеспечения персональных компьютеров.

Интегрированная среда разработки объединяет: редактор форм, инспектор объектов, палитру компонент, администратор проекта и полностью интегрированные Редактор кода и Отладчик - инструменты быстрой разработки программных приложений, обеспечивающие полный контроль над кодом и ресурсами.

Профессиональные средства языка C++ интегрированы в визуальную среду разработки. C++Builder предоставляет быстродействующий компилятор с языка Borland C++, эффективный инкрементальный загрузчик и гибкие средства отладки как на уровне исходных инструкций, так и на уровне ассемблерных команд - в расчете удовлетворить высокие требования программистов-профессионалов.

Конструирование по способу "drag-and-drop " позволяет создавать приложение простым перетаскиванием захваченных мышью визуальных компонент из Палитры на форму приложения. Инспектор объектов предоставляет возможность оперировать со свойствами и событиями компонент, автоматически создавая заготовки функций обработки событий, которые наполняются кодом и редактируются в процессе разработки.

Механизмы двунаправленной разработки (two-way-tools) устраняют барьеры между программистом и его кодом. Технология двунаправленной разработки обеспечивает контроль за вашим кодом посредством гибкого, интегрированного и синхронизированного взаимодействия между инструментами визуального проектирования и Редактором кода.

Свойства, методы и события - это именно те элементы языка, которые обеспечивают быструю разработку приложений в рамках объектно-ориентированного программирования. Свойства позволяют легко устанавливать разнообразные характеристики объектов. Методы производят определенные, иногда довольно сложные, операции над объектом. События связывают воздействия пользователя на объекты с кодами реакции на эти воздействия. События могут возникать при таких специфических изменениях состояния объектов как обновление данных в интерфейсных элементах доступа к базам данных. Работая совместно, свойства, методы и события образуют среду RAD (Rapid Application Development) быстрого и интуитивного программирования надежных приложений для Windows.

Визуальное наследование форм воплощает важнейший аспект объектно-ориентированного программирования в удобном для пользования инструменте визуального проектирования. Характеристики новой формы приложения могут быть унаследованы от любой другой существующей формы, что обеспечивает централизованную репродукцию изменений пользовательского интерфейса, облегчает контроль за кодом и уменьшает временные затраты на введение новых качественных атрибутов.

Испытание прототипа позволяет без труда переходить от прототипа приложения к полностью функциональному, профессионально оформленному программному продукту, действуя в пределах интегрированной среды. Раньше приходилось многократно проходить по циклу редактирование => компиляция => сборка, непроизводительно расходуя время. C++Builder объединяет три этапа разработки в единый производственный процесс. В результате удается строить приложения, базирующиеся на текущих требованиях заказчика, вместе с тем гибкие настолько, чтобы быстро адаптировать их к новым запросам пользователей.

Библиотека Визуальных Компонент VCL приобрела статус нового промышленного стандарта и в настоящее время применяется более чем полумиллионом пользователей, существенно ускоряя разработку надежных приложений любой степени сложности. VCL содержит около 100 повторно используемых компонент, которые реализуют все элементы пользовательского интерфейса операционной системы Windows 95. Кроме того, VCL предоставляют в распоряжение программистов такие оригинальные объекты, как записные книжки с закладками, табличные сетки для отображения содержимого баз данных и даже органы управления устройствами мультимедиа. Находясь в среде объектно-ориентированного Программирования C++Builder, компоненты можно использовать непосредственно, менять их свойства, облик и поведение или порождать производные элементы. обладающие нужными отличительными характеристиками.

Хранилище объектов является инструментом новой методики хранения и повторного использования модулей данных, объектов, форм и программной бизнес-логики. Поскольку построение нового приложения на существующем фундаменте значительно экономит временные затраты, хранилище объектов предоставляет для повторного использования готовые структуры: формы и законченные программные модули.

Оптимизирующий 32-разрядный компилятор построен по проверенной ведущей компиляторной технологии корпорации Borland, обеспечивающей исключительно падежную и быструю оптимизацию как длины выходного исполняемого кода, так и расходуемой памяти.

Инкрементальный линкер осуществляет быструю и надежную сборку приложении в формате ЕХЕ файлов сравнительно меньшего размера. Автоматически устраняя повторную сборку не изменившихся исходных объектных файлов и подключение неиспользуемых функций, инкрементальный линкер строит эффективную выполняемую программу с минимальными потерями времени.

Отладчик низкого уровня CPU View позволяет проникнуть в специфику работы вашего приложения на уровне машинных кодов. Окно отладчика разделено на пять панелей. Панель ассемблерных команд интерпретирует исполнение исходной C++ программы. Панель памяти показывает содержимое блока памяти, доступного загруженному и исполняемому в данный момент модулю. Панель стека отображает текущее содержимое верхушки программного стека. Панель регистров и панель флагов показывают текущие значения регистров и служебных битов центрального процессора. Каждая панель включает собственное меню, управляющее ее видом и поведением.

Прямое обращение к системным функциям Windows 9х и NT дает возможность программистам, работающим в среде C++Builder. при необходимости воспользоваться всеми усовершенствованиями современных операционных систем.

Механизм OLE Automation предоставляет вашему приложению возможность управлять другими типовыми программными комплексами для Windows (такими как Microsoft Word, Excel, Visual Basic, Lotus 1-2-3, dBASE и Paradox) по схеме сетевого взаимодействия контроллер/сервер.

Разработка по способу "drag-and-drop" многократно упрощает и ускоряет обычно трудоемкий процесс программирования СУБД в архитектуре клиент/сервер. Широкий выбор компонент управления визуализацией и редактированием позволяет легко изменять вид отображаемой информации и поведение программы. C++Builder использует Проводник баз данных (Database Explorer) и масштабируемый Словарь данных (Data Dictionary), чтобы автоматически настроить средства отображения и редактирования применительно к специфике вашей информации.

Задание кафедры

Написать программу, моделирующую траектории полета снаряда с учетом сопротивления воздуха. Предусмотреть возможность ввода параметров пользователем.

При решении задач баллистики следует учитывать сопротивление воздуха. Пусть сила сопротивления воздуха пропорциональна квадрату модуля скорости движения снаряда и направлена противоположно скорости. Считая коэффициент пропорциональности силы сопротивления воздуха квадрату скорости постоянной величиной, рассчитать дальность полёта снаряда при стрельбе из пушки под заданным углом к горизонту, если масса снаряда равна m (кг), а начальная скорость - v0 (м/с). Ускорение свободного падения считать равным 9.8 м/с².

1. Динамика движения материальной точки

Материальная точка сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не выведет ее из этого состояния (первый закон динамики - устанавливает понятие инерции). Закон сформулирован Галилеем как критика системы мира Аристотеля.

Система отсчета, по отношению к которой материальная точка, свободная от внешних воздействий, покоится или движется равномерно и прямолинейно, называется инерциальной системой отсчета.

Любые две инерциальные системы могут двигаться друг относительно друга только поступательно и притом равномерно и прямолинейно.

Массой материальной точки называется положительная скалярная величина, являющаяся мерой инертности этой точки. В классической механике:

масса не зависит от состояния движения материальной точки;

масса - величина аддитивная;

масса замкнутой системы остается неизменной при любых процессах, происходящих в этой системе.

Масса связана с объемом тела

 - для однородного тела;

 - для неоднородного тела.

 - плотность

Центром масс системы называется точка С, радиус-вектор r_C которой равен

где

Импульсом, или количеством движения материальной точки называется векторная величина, равная произведению массы материальной точки m на скорость ее движения v.

 - для материальной точки;

 - для системы материальных точек (через импульсы этих точек);

 - для системы материальных точек (через движение центра масс).

Силой называется векторная величина, являющаяся мерой механического воздействия на рассматриваемое тело со стороны других тел.

Сила определена полностью, если заданы ее модуль, направление в пространстве и точка приложения.

Прямая линия, вдоль которой направлена сила, называется линией действия силы.

Скорость изменения импульса р материальной точки равна действующей на эту точку силе F (второй закон Ньютона)

В классической механике

 - ускорение материальной точки.

Ускорение материальной точки совпадает по направлению с действующей на нее силой и равно отношению этой силы к массе материальной точки.

Равнодействующая (результирующая) сила

Свободное тело - если на его положение и движение в пространстве не наложено никаких ограничений.

Связи - ограничения, накладываемые на положение и движение в пространстве несвободных тел.

Несвободное тело можно рассматривать как свободное, если заменить действие на него связанных с ним тел, осуществляющих связи, соответствующими силами (реакции связей). Все остальные силы, действующие на тело, - активные силы.

Тела, не входящие в состав исследуемой системы, называются внешними телами, а действующие со стороны них на систему силы, называются внешними силами.

Механическая система называется замкнутой системой, если она не взаимодействует с внешними телами.

Если на материальную точку действует одновременно несколько сил F₁, F₂ … F_n, то ее ускорение определится выражением

то есть, каждая из сил сообщает материальной точке такое ускорение, как если бы не было других сил (принцип независимости действия сил).

Две материальные точки действуют друг на друга с силами, которые численно равны и направлены в противоположные стороны вдоль прямой, соединяющей эти точки (третий закон Ньютона).

Из третьего закона Ньютона следует, что в любой механической системе геометрическая сумма всех внутренних сил равна нулю

Вектор , равный геометрической сумме всех внешних сил, действующих на систему, называется главным вектором внешних сил

Из третьего закона Ньютона следует, что первая производная по времени t от импульса р механической системы равна главному вектору всех внешних сил, приложенных к системе (закон изменения импульса системы)

Если импульс системы выразить через движение центра масс, то

  или  

основное уравнение динамики поступательного движения твердого тела

Импульс р замкнутой системы не изменяется с течением времени (закон сохранения импульса)

       и      

При любых процессах, происходящих в замкнутой системе, скорость ее центра масс не изменяется

Внутри замкнутой системы могут действовать постоянные силы разного происхождения - трения, упругости, тяготения.

Силы трения бывают двух типов - внешнее и внутреннее трение.

Внешнее трение возникает в плоскости соприкасания двух тел при их относительном перемещении (трение скольжения, трение качения).

Внутреннее трение происходит между частями одного и того же тела, например между слоями жидкости или газа.

Сила трения скольжения F_тр пропорциональна силе нормального давления N, с которой одно тело действует на другое (закон Кулона-Амонтона)