Подготовка данных для их обработки.

Прежде всего, необходимо загрузить полученные экспериментальные данные в Mathcad.

Хорошо, если лабораторное оборудование непосредственно сопряжено с ЭВМ и данные измерений сохраняются в оперативной памяти или на диске в совместимом формате. Если же это не предусмотрено, то придется составить текстовый файл данных с помощью текстового редактора.

Mathcad принимает данные из файла, хранящегося на диске. Текстовый файл должен содержать колонки чисел, разделенные пробелами. По умолчанию строки каждой колонки должны содержать не более восьми символов. (Это число можно изменить, воспользовавшись через пункт меню «Tools» диалогом «Worksheet Options». Это может потребоваться при недостаточной точности представления чисел в матрице.) Данные из файла будут преобразованы в матрицу.

Данные, приведенные ниже в таблице, получены при измерении амплитуды электрического поля в линии передачи.

Пусть данные координат и напряжения хранятся соответственно в файлах с именами «ExDt.txt» и «ExDt2.txt» в директории, где находится ваш рабочий файл. Тогда операция чтения может выглядеть, например, так:

Тогда график зависимости будет выглядеть следующим образом:

По совершенно необъяснимым причинам в учебной практике укоренилась традиция соединять экспериментальные точки некой кривой или даже отрезками прямых линий. Это, конечно же, не допустимо, ибо между этими точками никаких данных об объекте исследования нет!

Обработку результатов экспериментов и, в частности, подбор эмпирической функции удобнее проводить, используя нормировку данных. Хотя данные и содержат случайные погрешности, все же можно определить длину волны, распространяющейся в измерительной линии. Она равна приблизительно 3, 5 см. Проведем нормировку результатов измерений на максимальное значение напряжения и длину волны.

Теперь построим график нормированных данных и теоретическое распределение амплитуды электрического поля стоячей волны в линии передачи.

На графике теоретическая зависимость показана сплошной кривой.

Будем считать, что теоретическая зависимость выполняется в эксперименте с очень высокой точностью, а экспериментальные данные отличаются от теоретической зависимости только из-за случайных ошибок измерений. Тогда можно провести исследование физического процесса как анализ полученной функции.

Задание. Определить по полученному графику характер исследуемого явления: повторяются ли значения, если да, то с какой периодичностью; каких наибольших значений достигает нормированное напряжение; в каких точках это происходит и т.д.

Задания для самостоятельного решения. В таблице приведены результаты измерения количества тепла, которое надо сообщить 1 кг железа для нагревания его от температуры 0^оС до температуры Т ^оС:

Постройте график данной зависимости и проделайте операцию нормирования результатов эксперимента.