🗊Презентация Моделирование физических процессов

моделирование физических процессов исследовательская работа

Актуальность. Актуальность. Модель используется при разработке теории объекта в том случае, когда непосредственное исследование его не представляется возможным вследствие ограниченности современного уровня знания и практики. Данные о непосредственно интересующем исследователя объекте получаются путем исследования другого объекта.

Цель данной работы – процесс построения модели, и ее исследование. Будем использовать прогностические модели, так как это актуально в наше время. Цель данной работы – процесс построения модели, и ее исследование. Будем использовать прогностические модели, так как это актуально в наше время. Объект исследования - физические процессы. Задачи исследовательской работы: Необходимо описать некоторые физические процессы. Создать для них формальную моделью Выявить параметры системы, которые можно исследовать и установить связь между ними. Разработать компьютерную модель данных физических процессов Проанализировать функционирование процесса в окружающем мире, используя данную компьютерную модель.

Основная часть Формализация — это один из этапов моделирования, в результате завершения которого, собственно, и появляется модель процесса или явления.

По способу построения модели бывают материальные и идеальные. Назначение материальных моделей — специфическое воспроизведение структуры, характера, протекания, сущности изучаемого процесса. По способу построения модели бывают материальные и идеальные. Назначение материальных моделей — специфическое воспроизведение структуры, характера, протекания, сущности изучаемого процесса. Из материальных моделей можно выделить: а) физически подобные модели (они сходны с оригиналом по физической природе и геометрической форме, отличаясь от него лишь числовыми значениями параметров — действующая модель электродвигателя, паровой турбины); б) пространственно-подобные модели (сходство с оригиналом на основе физического подобия — макеты самолетов, судов); в) математически подобные модели (не имеют с оригиналом ни физического, ни геометрического сходства, но объект и модель описываются одинаковыми уравнениями — аналогия между механическими и электрическими колебаниями).

Виды моделей Виды моделей Можно выделить следующие виды абстрактных(идеальных) моделей: 1. Вербальные (текстовые) модели. Эти модели используют последовательности предложений на формализованных диалектах естественного языка для описания той или иной области действительности. 2. Математические модели — очень широкий класс знаковых моделей (основанных на формальных языках над конечными алфавитами), широко использующих те или иные математические методы. 3. Информационные модели — класс знаковых моделей, описывающих информационные процессы (возникновение, передачу, преобразование и использование информации) в системах самой разнообразной природы.

Модель состава системы дает описание входящих в нее элементов и подсистем, но не рассматривает связей между ними. Модель состава системы дает описание входящих в нее элементов и подсистем, но не рассматривает связей между ними. Очевидно, что и модель состава компьютера может иметь разные варианты и зависимости от отражаемой в ней точки зрения на систему. Например: Системный блок, монитор, принтер, клавиатура, мышь. Оперативная память, внешняя память, центральный процессор, устройства ввода, устройства вывода. Центральный процессор, ОЗУ, ПЗУ, жесткий диск, флоппи-диск, лазерный диск, информационная магистраль, клавиатура, монитор, контролерры внешних устройств и пр.

Структурная модель системы Структурная модель системы Cвязи и отношения. Структурную модель системы еще называют структурной схемой. На структурной схеме отображаются состав системы и ее внутренние связи. Характер связей в системах, исходит из их деления на естественные и искусственные. В естественных системах неживой природы связи носят только материальный характер, а в системах живой природы существуют связи материальные и информативные. Информативные связи – это обмен информацией между частями системы поддерживающей ее целостность и функциональность.

Модели систем Модели систем Наши представления о реальных системах носят приближенный, модельный характер. Описывая в какой-либо форме реальную систему, мы создаем ее информационную модель. Рассмотрим три разновидности информационных моделей систем: модель «черного ящика»; модель состава; структурная модель.

Модель «черного ящика». Всякая система – это нечто цельное и Модель «черного ящика». Всякая система – это нечто цельное и выделенное из окружающей среды. Система и среда взаимодействует между собой. В системологии используются представления о входах и выходах системы. Вход системы – это воздействие на систему со стороны внешней среды, а выход – это воздействие, оказываемое системой на окружающую среду. Такое представление о системе называется моделью «черного ящика». Модель «черного ящика» используется в тех случаях, когда внутреннее устройство системы недоступно или не представляет интереса, но важно описать ее внешние взаимодействия.  КОМПЬЮТЕР Снова вернусь к примеру с компьютером. Если описать компьютер как «черный ящик», учитывая только его информационное взаимодействие с внешней средой, то модель получится следующей:

Графы являются мощной основой для построения информационных моделей, решения огромного числа задач моделирования. Граф может быть ориентированным и неориентированным. Графы являются мощной основой для построения информационных моделей, решения огромного числа задач моделирования. Граф может быть ориентированным и неориентированным. Если требуется отразить только информационные связи между различными устройствами компьютера, то граф структурно модели будет иметь следующий вид:

Исследования модели физических процессов. Компьютерная модель Постановка задачи: Выяснить параметры при баллистическом движении: При расчетах будем использовать следующие допущения: начало системы координат расположено в точке бросания; тело движется вблизи поверхности Земли, т. е. ускорение свободного падения постоянно и равно 9,81 м/с2; сопротивление воздуха не учитывается, поэтому движение по горизонтали равномерное.

Пусть: Пусть: Vo — начальная скорость (м/с), α — угол бросания (радиан), L — дальность полета (м). Движение тела, брошенного под углом к го­ризонту, описывается следующими формулами: Vx = V0 cos α — горизонтальная составляющая начальной скорости, Vy = Vx sin α — вертикальная составляющая начальной скорости, х = Vx t — так как движение по горизонтали равномерное, у = Vy t – –— так как движение по вертикали равноускоренное с отрицательным ускорением. Искомым в этой задаче будет то значение х = L, при котором у = 0.

Математическая модель. Математическая модель. Дано: Vo — начальная скорость (м/с), α — угол бросания (радиан). Найти: L — дальность полета (м). Связь: (1)L = Vx t — дальность полета, (2)0 = Vy t – — точка падения, (3)Vx = Vo cos α — горизонтальная проекция вектора начальной скорости, (4)Vy = Vo sin α — вертикальная проекция вектора начальной скорости,g = 9,81 — ускорение свободного падения, Vo > 0 0 < α < . Подставляем в формулу (2) значение Vy из формулы (4). Получаем уравнение: 0 = Vo sin α t - . (5) Чтобы решить это уравнение, найдем из формул (1) и (3) выражение для t: t = Подставив это значение в уравнение (5), получаем решение: 0 = или 2 V02 sin a cos a = gL.   Отсюда дальность полета равна: т. е. зависит от начальной скорости и угла наклона.

Информационная (компьютерная) модель с использованием алгоритмического языка Pascal ABC Program ballistika; uses crt; var v0:integer; a,t,g,x,y:real; BEGIN v0:=100; a:=30;//угол в градусах, надо перевести в радианы g:=9.8; a:=a*pi/180;//перевели в радианы t:=0;//обнуляем время, теперь цикл по этой переменной x:=0; y:=0; writeln('Таблица значений:'); repeat t:=t+1; x:=(v0*cos(a))*t; y:=(v0*sin(a))*t-(g*t*t)/2; writeln('x(',t:0:0,') = ' , x:7:3 ,' y(',t,') = ' , y:7:3 ); until y<0; t:=2*v0*sin(a)/g; x:=v0*cos(a)*t; writeln('Снаряд коснется поверхности через ',t:0:2,' сек. на расстоянии ',x:0:3,'м'); END.

Исследования полученных результатов физического процесса При вводе значений углов и начальной скорости можно проанализировать данный физический процесс. Можно выявить дальность полета, высоту полета, время полета в зависимости от значений угла и начальной скорости. Все это можно проанализировать при выполнении программы.

Список используемой литературы: 1.Н.Д. Угринович «Информатика и информационные технологии» / г. Москва, изд. БИНОМ, 2005. 2.Н.В. Макарова «Информатика (задачник по моделированию)» / г. Санкт – Петербург, изд. ПИТЕР, 2001. 3.Газета №17 «Информатика» / г. Москва, изд. ПЕРВОЕ СЕНТЯБРЯ, 2002. 4.Газета №8 «Информатика» / г. Москва, изд. ПЕРВОЕ СЕНТЯБРЯ, 2002.