| Головна » Статті » Фізика | [ Додати статтю ] |
Руху тіла в атмосфері (комп’ютерне моделювання)
|
Використання ПЕОМ дає широкі можливості для розв’язання багатьох задач. Моделювання за допомогою комп’ютера формує у учнів уявлення про динаміку фізичних процесів, є засобом індивідуалізації навчання, що підвищує зацікавленість в одержанні знань. Важливе значення має моделювання проце-сів, проведення яких неможливо в лабораторних умовах внаслідок того, що ре-альна тривалість процесів або розміри спостережуваних об’єктів або явищ над-то малі чи надто великі. Нами розглянуто задачі про рух тіла, кинутого під кутом до горизонту із врахуванням сили опору повітря. Рух тіл в атмосфері без врахування сил опору широко розглядається в ме-ханіці. Ця класична задача лежить в основі вивчення кінематики в школі і вузі. Її вирішення не представляє суттєвих труднощів і описується простими і зрозу-мілими рівняннями. Якщо ж врахувати опір повітря розв’язок значно усклад-нюється. Такий тип задач не розглядається в класичних курсах загальної фізи-ки. Для деяких випадків задача вивчається в теоретичній механіці (розв’язано для випадків коли ), рівняння руху інтегрується, результатами є рі-вняння координат тіла. На основі рівнянь руху для різних законів залежності сили опору від швидкості були складені програми, які визначали положення і швидкість тіла через задані інтервали часу. Використання ПЕОМ полегшує застосування мето-ду чисельного інтегрування, який є єдиним можливим шляхом рішення рівнянь для законів руху . Програма дозволяє розрахувати форму, а також параметри траєкторій: максимальну висоту підйому та дальність польоту тіла. ПЕОМ дає можливість в наглядній формі одержати відповіді на питання, як залежать параметри траєк-торій від початкових умов. Змінюючи початкову швидкість, кут кидання, кое-фіцієнт опору можна спостерігати зміну форми і параметрів траєкторії. Результатами розрахунків окрім траєкторій є також таблиця значень ос-новних параметрів . Також є можливість одержати різницю між пара-метрами даної траєкторії і траєкторії руху без опору , а також залежності , що дозволяє більш наглядно виявити вплив опору. Суттєво сприяє формуванню уявлень про рух і виявленню впливу різних факторів комп’ютерне моделювання руху тіла в реальному масштабі часу та порівняння моделі руху із результатами реального процесу польоту тіла, що отримано під час експерименту. Застосування ПЕОМ дозволило розв’язати ряд задач: 1. для заданого закону залежності сили опору від швидкості вивчався рух в залежнос-ті від коефіцієнтів опору , кута . Проводилося порівняння із траєкторіями руху в ідеальних умовах; 2. визначався оптимальний кут кидання, при якому дальність польоту була найбільшою; 3. визначалися залежності форми траєкторії та їх параметрів від маси тіла; 4. розглядалася залежність зміни параметрів траєкторії, порівняно з ідеальною, від різних факторів; 5. на основі аналізу результатів зроблені висновки, коли можна впли-вом опору нехтувати і яка при цьому буде похибка. На даному прикладі застосування ПЕОМ для вивчення простого руху ви-дно які переваги надає використання комп’ютера в навчальному процесі при розрахунках фізичних явищ і їх моделюванні, з метою наочного сприйняття та більш глибокого розуміння. | |
| Переглядів: 591 | |
| Всього коментарів: 0 | |