Mathcad: Notes inženjera Šta je Mathcad?

Mathcad (registrovana robna marka Mathsoft Engineering & Education, Inc. iz Kembridža, Masačuset) je softverski paket za rešavanja jednačina koji je dokazao da ima širok opseg primenljivosti na inženjerske probleme. Mogućnost Mathcada da jednačine prikazuje na isti način kao da su pisane na papiru čini Mathcadov radni list čitljivim. Jedna od najlepših odlika Mathcada je njegova mogućnost da probleme rešava na sličan način kako to rade ljudi, a ne da zahteva da se proces rešavanja prilagodi načinu na koji radi program. Na primer, problem bi ste takođe mogli rešiti u tabeli unošenjem konstanti i jednačina za zapreminu i masu u različite ćelije. Dok se pomoću tabelarnih programa i programskih jezika može proizvesti rešenje, Mathcadova prezentacija je mnogo sličnija načinu na koji ljudi rešavaju jednačine na papiru. Ovo Mathcad čini lakšim za korišćenje. Takođe, ostalima olakšava čitanje i razumevanje rezultata. Profesionalni uspeh Posao inženjera je da rešava tehničke probleme. Rešavanje zahteva dobre tehničke veštine, ali se rešenje takođe uvek mora predstaviti drugim ljudima. Komunikacione veštine inženjera su važne koliko i njegove tehničke veštine. Pošto su Mathcadovi radni listovi laki za čitanje oni mogu pomoći pri predstavljanju rezultata drugima. Čitljivost radnih listova možete poboljšati sa:

• izvođenjem računanja na uredan način (planirajte vaš rad) • dodavanjem komentara u radni list, i • korišćenjem mernih jedinica sa promenljivima.

Mathcadov korisnički interfejs je važna odlika ali Mathcad ima i druge osobine koje ga odlikuju kao alat za dizajniranje, rešavač matematičkih problema, konverter mernih jedinica i alat za predstavljanje rezultata. Mathcad kao alat za dizajniranje

Mathcad radni list (worksheet) je kolekcija definicija promenljivih, jednačina, tekstualnih oblasti i grafova prikazanih na ekranu na sličan način kao što biste ih napisali na papiru. Velika razlika između Mathcad radnog lista i vašeg notesa je automatsko preračunavanje: ako u radnom listu napravite izmenu nad nekom od definicija ili jednačina ostatak radnog lista se automatski ažurira. Na ovaj način se lako prave "šta ako" kalkulacije koje su uobičajene za inženjerstvo. Na primer, šta ako se nivo vode podigne na 2,8 m? Da li će masa u rezervoaru prekoračiti maksimalnu dizjaniranu vrednost rezervoara od 40.000 kg? Da biste odgovorili na ova pitanja, jednostavno u Mathcadovom radnom listu izmenite definiciju za H. Preostale jednačine se automatski ažuriraju i prikazuje se novi rezultat. Mogućnost da se razvije radni list za određeni slučaj a onda da se menjaju jedan ili više parametara radi posmatranja njihovog uticaja na izračunate rezultate čini Mathcadov radni list vrednim alatom za izračunavanje rezličitih dizajna. Mathcad ima još jednu osobinu koja se naziva QuickPlot i koja je vrlo korisna za vizualizaciju funkcija a takođe može ubrzati proces dizajniranja. Sa QuickPlotom jednostavno napravite graf, stavite funkciju na y-osu i stavite slučajnu promenljivu na x-osu. Mathcad izračunava funkciju za opseg vrednosti i prikazuje graf. Mathcad kao rešavač matematičkih problema

Mathcad ima mogućnost da probleme rešava numerički (izračunavajući vrednost) ili simbolički (direktno radeći sa promenljivima). Ima veliku kolekciju ugrađenih funkcija za trigonometrijske kalkulacije, statističke kalkulacije, analizu podataka (npr. regresija) i operacije sa matricama. Mathcad može izračunati izvode i integrale a može i obraditi mnoge diferencijalne jednačine. Može raditi sa imaginarnim brojevima i upravljati Laplasovim transformacijama. Sve u svemu, iako je moguće doći do problema koje prevazilaze mogućnosti Mathcada, on može odraditi veliki deo svakodnevnih kalkulacija inženjera – i radi ih vrlo dobro.

Mathcad kao konverter mernih jedinica Mathcad omogućava da merne jedinice ugradite u većinu jednačina. (Postoji nekoliko ograničenja koja će biti obrađena u narednom poglavlju.) Ako se Mathcadu dozvoli da obradi posao konvertovanja svih vrednosti u dosledan skup mernih jedinica može se uštedeti značajno vreme. Mathcad za predstavljanje rezultata I inženjerstvo i nauka su polja u kojima nečiji izračunati rezultati imaju malo smisla osim ako se ne daju još nekome. Na primer, putanja dizajna se mora proslediti do proizvođača. Dobijanje rezultata u korisnom obliku često može oduzeti vremena koliko i izračunavanje rezultata. Ovo je oblast u kojoj nam Mathcad može pomoći pri ubrzavanju procesa.

Inženjeri u praksi koriste programe za tabelarna izračunavanja za mnoge rutinske kalkulacije, ali oni mogu biti frustrirajući jer prikazuju samo izračunate vrednosti a sakrivaju jednačine. Ako vam neko da odštampan tabelarni prikaz u njemu su najverovatnije vide izračunati rezultati dok su jednačine sakrivene i nekome morate verovati na reč u vezi jednačina ili tražiti kopiju datoteke sa tabelarnim prikazom. Ako tražite po tabelarnom prikazu da biste videli jednačine one su još uvek na neki način kriptične jer koriste reference na ćelije (npr, B12) umesto imena promenljivih.

Listing računarskog programa jasno pokazuje kako su vrednosti izračunate a mogu se koristiti i promenljive sa prepoznatljivim imenima, ali dugačke jednačine u jednom redu i dalje mogu biti teške za razumevanje. Mathcadova mogućnost da jednačine i rezultate prikaže na način kako su ljudi navikli da ih čitaju čini Mathcadov radni list dobrim za prikazivanje rezultata nekome. Ako postoji pitanje o rezultatu, metod rešavanja je očigledan. Mathcadova mogućnost štampanja jednačina redom kojim smo ih pisali ali sa kvalitetom slaganja je bonus. Ipak, postoje trenuci kada rezultate treba predati u formalnijem izveštaju. Mathcad takođe pomaže i u ovoj oblasti. Jednačine i rezultati (npr. vrednosti, matrice, grafovi) koji se nalaze na radnom listu Mathcada se mogu ubaciti (pomoću operacija copy, paste) u druge softverske programe kao što su programi za obradu teksta. Jednačine ne morate ponovo uneti u program za obradu teksta što može predstavljati značajnu uštedu vremena. Ova kompatibilnost sa drugim softverom takođe znači da možete matricu iz Mathcada ubaciti u program za tabelarna izračunavanja ili napravit Mathcad matricu od vrednosti kolona u tabelarnom prikazu.

Mathcadovo mesto u alatu inženjera Programi za tabelarna izračunavanja, programski jezici i rešavači matematičkih problema imaju svoje mesto i alati koje ćete koristiti rutinski zavisiće od toga gde vas odvede karijera, ili možda suprotno. Ne postoji jedan "pravi" alat za većinu problema, ali se Mathcad čini logičnim izborom kada se zahtevi problema slažu sa Mathcadovim jačim stranama koje uključuju

• prikazivanje jednačina u visoko čitljivom obliku • mogućnost rada sa mernim jedinicama • mogućnost simboličke matematike • mogućnost iterativnih rešenja, i • široka biblioteka funkcija.

Odluka koji softverski proizvod koristiti zahteva razumevanje različitih proizvoda. Na primer,

• Programi za tabelarna izračunavanja mogu rešiti probleme sa ponavljanjima ali je proces mnogo lakše pratiti u Mathcadu.

• Mathcad može rukovati listama brojeva (npr, analize eksperimentalnih skupova podataka), ali kolone brojeva odlično odgovaraju programima za tabelarna izračunavanja.

• Programi za tabelarna izračunavanja ne mogu raditi sa simboličkom matematikom, tako da se za taj tip posla mora koristiti Mathcad (ili Maple, ili Mathematica).

Ovaj tekst navodi neke od mogućnosti Mathcada sa nadom da će pomoći pri odluci gde se paket uklapa u vaš alat. Pripremio Dragan Marković