Зачем упаковывать формулу в функцию? Опиши расход топлива, ресурс шины или путь торможения функцией и смотри, как по ней строится график и заполняется таблица вызовов.
Расход топлива самосвала считают по одной и той же формуле для любой мощности. Чтобы не переписывать ее десять раз, формулу один раз описывают как функцию: имя, входные числа (параметры) и строку «вернуть» с ответом. Потом пишут расход(1500, 210), и функция сама подставит числа. Все, что функция посчитала внутри себя, остается внутри: снаружи видно только то, что она вернула. Это и есть область видимости. Благодаря ей большую программу можно собрать из маленьких проверенных кусочков, как машину из узлов.
Три части любой функции: заголовок с параметрами, тело с расчетом и строка «вернуть». Числа ниже берутся из последнего вызова в опыте.
Как описать функцию?
Заголовок говорит, как функцию зовут и сколько чисел она ждет. Сама строка ничего не считает: она только запоминает рецепт. Считать функция начнет, когда ее вызовут.
Как отдать ответ?
«вернуть» считает выражение и отдает число туда, откуда функцию вызвали. На место вызова расход(1500, 210) в программе как будто встает число 315.
Что видно снаружи?
Переменные, созданные внутри функции, живут только во время вызова. После «вернуть» они исчезают. Поэтому в разных функциях можно называть переменные одинаково, и они не помешают друг другу.
В Python слово «функция» пишут как def, «вернуть» как return. Остальное то же: двоеточие, отступ, параметры в скобках. Функция round(x) округляет, а цикл «для N от 500 до 2000 шаг 500» превращается в range(500, 2001, 500).
В Python для инженерных расчетов есть готовые наборы функций: math для корней и синусов, numpy для расчетов сразу над целыми столбцами чисел. Но свою формулу все равно оборачивают в def, чтобы проверить ее один раз и потом вызывать везде.
Откуда берется торможение на спуске, разобрано в механике в теме «Трение»; как мощность двигателя связана с расходом, в теме «Внешняя скоростная характеристика двигателя».
Планировщик считает топливо на смену для каждого самосвала: мощность, время работы, удельный расход. Одна функция, двести вызовов, и план готов.
Прогноз замены шин зависит от загрузки, скорости и дороги. Формулу описывают функцией и прогоняют по всем машинам парка, чтобы вовремя заказать шины.
По функции пути остановки подбирают ограничение скорости для каждого уклона дороги в карьере и ставят знаки.
Формула в ячейке тоже функция: СУММ, ЕСЛИ, ВПР. А если нужной нет, ее пишут на VBA и вызывают из ячейки, как встроенную.
Килограммы в литры, бары в мегапаскали, моточасы в километры. Маленькие функции перевода спасают от ошибок, которые иначе повторяются в каждом отчете.
Функцию легко проверить отдельно: подать известные числа и сравнить с ответом из справочника. После этого ей можно доверять во всей программе.
Расход топлива G = ge · N / 1000 верен при постоянном удельном расходе; на самом деле ge меняется с нагрузкой и оборотами, меньше всего он на средних оборотах и высокой нагрузке. Плотность дизеля принята 0,84 кг/л. Формула ресурса шины учебная: она передает характер (перегруз сильно сокращает ресурс, скорость греет шину), но настоящий ресурс считают по TKPH, температуре и состоянию дороги. Путь остановки: 1,5 с на реакцию водителя и срабатывание тормозов, сцепление 0,35, замедление на спуске a = g · (φ − i), сопротивление качению и замедлитель не учтены. График строится вызовом функции в 120 точках, точки с ошибкой (деление на ноль и т. п.) пропускаются.