Використаннямови програмування Turbo Pascal при розв’язуванні задач з фізики
Дуже часто вучнів і студентів виникає потреба швидко розв’язати ті чи інші задачі з фізики.Це може бути зумовлено браком часу, великим об’ємом роботи, яку необхідновиконати тощо. Дуже часто їм доводиться виконувати кілька однотипних задач, яківідрізняються лише значенням величин, які дано за умовою задачі. В такомувипадку можна обійтися без розв’язування кожної задачі окремо. Велику допомогуучневі чи студенту при цьому може надати вміння програмувати мовоюпрограмування Pascal. Необхідно мати персональний комп’ютер чи ноутбук ісередовище програмування Turbo Pascal. Написані програми дозволять миттєворозв’язувати задачі певного типу. Найголовніше – попередньо розв’язати хоча бодну задачу цього типу письмово для того, щоб був зразок, по якому надалі можнаписати програми. Отже, нижче будуть наведені приклади написання програм мовоюTurbo Pascal для швидкого розрахунку тих чи інших фізичних величин.
фізичний тіло програмування pascal
1. Задача назнаходження швидкості фізичного тіла, якщо відомо шлях і час
var v,s, t:real;
begin
writeln('Введіть відстань (в метрах) і час (в секундах)');
readln (s,t);
v:=s/t;
writeln('Швидкість тіла = ', v, ' м/с');
end.
Якщо необхіднознайти час, якщо відомо відстань і швидкість, то в даній програмі змінюємонаступні рядки:
writeln('Введіть відстань (в метрах) і час (в секундах)');
readln (s,t);
v:=s/t;
writeln('Швидкість тіла = ', v, ' м/с');
на writeln('Введіть відстань (в метрах) і швидкість (в метрах за секунду)');
readln (s,v);
t:=s/v;
writeln ('Часруху тіла = ', v, ' с');
2. Задача назнаходження швидкості двох фізичних тіл одне відносно одного, якщо вонирухаються вздовж однієї лінії:
var v1,v2,v:real;
begin
writeln('Введіть швидкість першого і другого тіла (в метрах за секунду). Якщо тіларухаються в протилежних напрямках, одне зі значень швидкості введіть зі знаком«мінус»);
readln (v1,v2);
v:=v1+v2;
writeln('Швидкість тіл одне відносно одного= ', v, ' м/с');
end.
3. Задача назнаходження шляху, що проходить фізичне тіло за певний час, рухаючись зприскоренням і початковою швидкістю (тіло, кинуте з деякої висоти):
var s,v0, t: real;
const g=9.81;
begin
writeln('Введіть початкову швидкість (в метрах за секунду) і час (в секундах)');
readln (v0,t);
s:=v0*t+(g*sqr(t)/2);
writeln ('Шлях =', s, ' м');
end.
4. Задача назнаходження періоду та частоти коливань за циклічноючастотою.
var w,T,v:real;
constPi=3.14;
begin
writeln('Введіть значення циклічної частоти обертання матеріальної точки навколо осі(всекундах)');
readln (w);
T:=2*Pi/w;
v:=1/T;
writeln ('періодобертання матеріальної точки = ', T,' с', ‘частотаобертання матеріальної точки = ’, v, ‘ Гц’);
end.
5. Задача на знаходженнядоцентрового прискорення за радіусом і лінійною швидкістю обертанняматеріальної точки навколо осі:
var a,r,v:real;
begin
writeln('Введіть значення швидкості обертання точки (в м/с) ірадіуса (в м)');
readln (v,r);
a:=sqr(v)/r;
writeln ('доцентровеприскорення точки = ’, a,‘м/сек.в кв.’);
end.
6. Задача назнаходження кінетичної енергії тіла відомої маси, що рухається з відомоюшвидкістю:
var E,m,v:real;
begin
writeln('Введіть значення швидкості тіла(вм/с) і його маси (вкг)');
readln (v,m);
E:=m*sqr(v)/2;
writeln (‘кінетичнаенергія тіла = ’, E, ‘ Дж’);
end.
7. Задача назнаходження роботи сили по переміщенню тіла відомої маси на певну відстань:
var A,m,s:real;
begin
writeln('Введіть масу тіла (вкг) і переміщення (вм)');
readln (m,s);
A:=m*9.81*s;
writeln (‘робота= ’, A, ‘ Дж’);
end.
8.Задачана знаходження роботи, необхідної для того, щоб змінити кінетичну енергію тілавідомої маси (його швидкість):
var A,m,v1,v2:real;
begin
writeln('Введіть значення початкової та кінцевої швидкості тіла (в м/с) і його маси (вкг)');
readln (v1,v2,m);
A:=(m*sqr(v1)/2)-(m*sqr(v2)/2);
writeln (‘роботапо зміні кінетичної енергії тіла = ’, A, ‘ Дж’);
end.
Від’ємнезначення роботи буде вказувати на те, що для того, щоб змінити швидкість, требазбільшити кінетичну енергію тіла.
9. Задача назнаходження часу польоту тіла, кинутого під кутом до горизонту з відомоюпочатковою швидкістю:
var alpha,t,v0:real;
constg=9.81;
begin
writeln (‘Введітьзначення кута (в радіанах) і початкову швидкість (в м/с)');
readln (alpha,v0);
t:=v0*sin(alpha)/g;
writeln (‘час = ’, t, ‘ с’);
end.
10. На штовханняядра, кинутого під кутом alpha до горизонту, затрачена робота А. Через який часt і на якій відстані s від місця кидання ядро впаде на землю? Маса тіла m.
var alpha,t,A,m,s:real;
constg=9.81;
begin
writeln (‘Введітьзначення кута (в радіанах), масу тіла (в кг), роботу (в Дж)');
readln (alpha,m,A);
t:=(2*sin(alpha)*sqrt(2*A))/(g*sqrt(m));
s:=t*cos(alpha)*sqrt(2*A/m);
writeln (‘час = ’, t, ‘ с’,‘ відстань = ’,s, ‘ м’);
end.
11. Задача назнаходження сили гравітаційної взаємодії між двома тілами відомої маси, якізнаходяться на відомій відстані одне від одного:
var m1,m2,r,F:real;
constG=6.67E-11;
begin
writeln (‘Введітьмасу першого і другого тіл (в кг) і відстань між ними (в м)');
readln (m1,m2,r);
F:=G*m1*m2/sqr(r);
writeln (‘F= ‘, F, ‘Н’);
end.
12. Обчислитигравітаційну сталу G, знаючи радіус земної кулі R, середню густину землі rі прискорення вільного падіння gна поверхні Землі:
var R,G,r1,g1:real;
begin
writeln (‘введітьрадіус (в м), середню густину (в кг/куб.м) і прискорення вільного падіння (вН/с)');
readln (R,r1,g1);
G:=(3*g1)/(4*3.14*R*r1);
writeln (‘G= ‘, G);
end.
13. Задачана знаходження моменту інерції Iтамоменту імпульсу Lкулімасою m і радіусом r:
var I,L,m,r,T:real;
begin
writeln (‘введітьрадіус (в м), масу (в кг) і періодобертання (в с) кулі');
readln (r,m,T);
I:=0.4*m*sqr(r);
L:=I*2*3.14/T;
writeln (‘I= ‘, I, ‘ кг*кв.м’,‘L = ’, L, ‘кг*кв.м/с’);
end.
14. Задача назнаходження енергії, необхідної для нагрівання тіла відомої маси, виготовленогоз відомого матеріалу, на певну кількість градусів Цельсія чи Кельвіна:
var Q,c,m,t12:real;
begin
writeln (‘введітьпитомутеплоємність речовини (в Дж/кг*К), массу тіла і різницютемператур');
readln (c,m,t12);
Q:=c*m*t12;
writeln (‘Q= ‘, Q, ‘ Дж’);
end.
15. За який часt кип’ятильникпотужністю P нагріє воду масою m до температури кипіння від початковоїтемператури t0?
varP,c,m,t,t0: real;
begin
writeln (‘введітьмасу води (в кг), потужність (в Вт) тапочаткову температуру води (в градусах Цельсія)');
readln (m,P,t0);
t:=(4200*m*(100-t0))/P;
writeln (‘t= ‘, t, ‘ c’);
end.
16. Задачана знаходження сили взаємодії між двома зарядами, що знаходяться на певнійвідстані у вакуумі чи в повітрі:
varF,q1,q2,r: real;
constk=9E10;
begin
writeln (‘введітьмодулі першого та другого зарядів (в Кл) та відстань між ними (в м)');
readln (q1,q2,r);
F:=k*q1*q2/sqr(r);
writeln (‘F= ‘, F, ‘ H’);
end.
17. Задача назнаходження величини напруженості, яку створює зарядq на відстані r від себе:
varE,q,r: real;
constk=9E10;
begin
writeln (‘введітьмодуль заряду (в Кл) та відстань до даної точки (в м)');
readln (q,r);
E:=k*q/sqr(r);
writeln (‘E= ‘, E, ‘ В/м’);
end.
18. Задача назнаходження потенціалу, який створює даний заряд на деякій відстані від себе:
varf,q,r:real;
constk=9E10;
begin
writeln (‘введітьмодуль заряду (в Кл) та відстань до даної точки (в м)');
readln (q,r);
f:=k*q/r;
writeln (‘потенціал = ‘, f,‘ В’);
end.
19. Задача назнаходження заряду конденсатора з відомою ємністю, що заряджений до певноїнапруги:
varc,q,u: real;
begin
writeln (‘введітьелектроємністьконденсатора (в Ф) та напругу на його обкладках (вВ)');
readln (c,u);
q:=c*u;
writeln (‘ q= ‘, q, ‘ Кл’);
end.
20. Задача назнаходження енергії конденсатора відомої ємності, зарядженого до певноїнапруги:
varW,C,U:real;
begin
writeln (‘введітьелектроємністьконденсатора (в Ф) та напругу на його обкладках (вВ)');
readln (C,U);
W:=C*sqr(U)/2;
writeln (‘ W= ‘, W, ‘ Дж’);
end.
21. Задача назнаходження часу розряду конденсатора ємністю С через резистором з опором R віднапруги U1 до напруги U2:
vart,C,R, U1,U2: real;
begin
writeln (‘введітьелектроємністьконденсатора (в Ф), опір резистора (в Ом),початкову та кінцеву напругу (в В)');
readln (C,R,U1,U2);
t:=C*R*ln(U1/U2);
writeln (‘ t= ‘, t, ‘ c’);
end.
22.Задачана знаходження електроємності конденсатора, якщо відомо площа обкладок S,відстань між ними d та відносна діелектрична проникливість діелектрика e:
varC,e,S,d: real;
conste0=8.85E-12;
begin
writeln(‘введіть площу пластин (в кв.м), відстань між ними (в м) та відноснудіелектричну проникливість діелектрика');
readln (S,d,e);
C:=e*e0*S/d;
writeln (‘ C= ‘, C, ‘ Ф’);
end.
23. Задача назнаходження електричного опору провідника при нагріванні до певної температури,якщо відомо його опір при 0 оС, температурний коефіцієнт опору татемпературу, до якої він нагрівається:
varR,R0,t,x: real;
begin
writeln(‘введіть опір провідника при 0 градусів Цельсія (в Ом), температуру (вградусах Цельсія) та температурний коефіцієнт опору провідника‘);
readln (R0,t,x);
R:=R0*(1+x*t);
writeln (‘ R= ‘, R, ‘ Ом’);
end.
24. Задача назнаходження температури, до якої нагрівся провідник звідомим температурним коефіцієнтом опору, якщо відомо його опір при 0 оСта при даній температурі:
varR,R0,t,x: real;
begin
writeln(‘введіть опір провідника при 0 градусів Цельсія та при даній температурі (вОм) та температурний коефіцієнт опору провідника‘);
readln (R0,R,x);
t:=((R/R0)-1)/x;
writeln (‘ t= ‘, t, ‘ градусівЦельсія’);
end.
25. Задача назнаходження сили струму в колі за законом Ома для ділянки кола:
varR,U,I: real;
begin
writeln (‘введітьопір (в Ом) та напругу (в В)‘);
readln (R, U);
I:=U/R;
writeln (‘ I= ‘, I, ‘ A’);
end.
26. Задача назнаходження сили струму в колі за законом Ома для повногокола:
varR,U,I,r1: real;
begin
writeln (‘введітьзовнішнійопіртавнутрішній опір джерела струму (в Ом) та електрорушійнусилу(в В)‘);
readln (R,r1,U);
I:=U/(R+r1);
writeln (‘ I= ‘, I, ‘ A’);
end.
27. Задача назнаходження внутрішнього опору джерела струму:
varR,U,I,r1: real;
begin
writeln (‘введітьзовнішнійопір (вОм), силу струму в колі (в А)та електрорушійну силу (в В)‘);
readln (R,I,U);
r1:=(U/I)-R;
writeln (‘ r= ‘, r1, ‘ Ом’);
end.
28. Задача назнаходження роботи, яку виконує електричний струм, якщо відомо час, силу струмуі опір провідника:
varR, I,A,t: real;
begin
writeln (‘введітьопір (в Ом), силу струму (вА)та час проходження струму (в с)‘);
readln (R,I,t);
A:=sqr(I)*R*t;
writeln (‘ A= ‘, A, ‘ Дж’);
end.
якщо відомо несила струму, а напруга, то замінити рядки
writeln (‘введітьопір (в Ом), силу струму (вА)та час проходження струму (в с)‘);
readln (R,I,t);
A:=sqr(I)*R*t;
writeln (‘ A= ‘, A, ‘ Дж’);
на
writeln (‘введітьопір (в Ом), напругу (в В)та час проходження струму (в с)‘);
readln (R,U,t);
A:=sqr(U)*t/R;
writeln (‘ A= ‘, A, ‘ Дж’);
29. Задача навизначення коефіцієнта корисної дії джерела електричного струму, якщо відомозовнішній опір навантаження і внутрішній опір джерела струму:
varR,r1,n: real;
begin
writeln(‘введіть зовнішній опір навантаження та внутрішній опір джерела струму (вОм)‘);
readln (R,r1);
n:=(R/(R+r1))*100;
writeln (‘ ККД= ‘, n, ‘ %’);
end.
30. Задача назнаходження потужності електричного струму, якщо відомо силу струму і напругу:
varP,U,I: real;
begin
writeln(‘Введіть силу струму та напругу споживача електричного струму‘);
readln (I,U);
P:=U*I;
writeln (‘ P= ‘, P, ‘ Вт’);
end.
31.Якийоб’єм води Vможназакип’ятити, затративши Q Дж енергії. Початковатемпература води T oC.
varV,t,Q: real;
constr=1000; c=4200;
begin
writeln(‘введіть кількість енергії (в Дж) та початкову температуру води (в градусахЦельсія)‘);
readln (Q,t);
V:=1000*Q/(c*r*(100-t));
writeln (‘ V= ‘, V, ‘ літрів’);
end.
32. Задача назнаходження фокусної відстані лінзи, якщо відома їїоптична сила.
varF,D: real;
begin
writeln(‘Введіть оптичну силу лінзи (в дптр)’);
readln (D);
F:=1/D;
writeln (‘ F= ‘, F, ‘ м’);
end.
33. Радіусикривизни поверхонь двовипуклої лінзи R1 і R2. Знайти оптичну силу лінзи D, якщопоказник заломлення для матеріалу, з якого вона виготовлена, дорівнює n.
varR1,R2,D,n: real;
begin
writeln(‘введіть радіуси кривизни лінзи R1 іR2 (в м) та показник заломлення‘);
readln (R1,R2,n);
D:=(n-1)*((1/R1)-(1/R2));
writeln (‘D = ‘, D,‘ дптр’);
end.
Вивчившиструктуру цих програм, студент чи учень зможе без проблем самостійно писатидопоміжні програми, які значно полегшать процес навчання та підвищать йогоефективність.