Calculele inginerești de succes se bazează de obicei pe modele verificate experimental, care pot înlocui, într-o anumită măsură, atât experimentele fizice, cât și prototipurile și permit o mai bună înțelegere a designului sau procesului studiat. În comparație cu experimentele fizice și testarea prototipurilor, simularea permite o optimizare mai rapidă, mai eficientă și mai precisă a proceselor și dispozitivelor.

Utilizatorii COMSOL Multiphysics ® sunt liberi de limitările rigide asociate de obicei cu pachetele de simulare și pot controla toate aspectele modelului. Puteți deveni creativ prin modelare și puteți rezolva probleme dificile sau imposibile cu o abordare convențională, combinând un număr arbitrar de fenomene fizice și definind descrieri, ecuații și expresii fizice personalizate printr-o interfață grafică cu utilizatorul (GUI).

Modelele multifizice precise iau în considerare o gamă largă de condiții de funcționare și o gamă largă de fenomene fizice. Astfel, simularea ajută la înțelegerea, proiectarea și optimizarea proceselor și dispozitivelor ținând cont de condițiile de funcționare din viața reală.

Flux de lucru de modelare consistent

Simulările din COMSOL Multiphysics ® vă permit să explorați electromagnetismul, mecanica structurală, acustica, dinamica fluidelor, transferul de căldură și reacțiile chimice, precum și orice alte fenomene fizice care pot fi descrise prin sisteme de ecuații diferențiale parțiale, într-un singur mediu software. Puteți combina toate aceste fenomene fizice într-un singur model. Interfața grafică de utilizator COMSOL Desktop ® oferă acces la un mediu software de simulare complet integrat. Indiferent de dispozitivele și procesele pe care le studiați, procesul de modelare va fi logic și consecvent.

Modelare geometrică și interacțiune cu pachete CAD terțe

Operații, secvențe și selecții

Pachetul de bază COMSOL Multiphysics ® conține instrumente de modelare geometrică pentru crearea elementelor de geometrie bazate pe solide, suprafețe, curbe și operații booleene. Geometria finală este determinată de o succesiune de operații, fiecare dintre acestea putând primi parametri de intrare, ceea ce facilitează editarea și studiile parametrice ale modelelor multifizice. Relația dintre definiția geometriei și setările de fizică este bidirecțională - orice modificare a geometriei duce automat la modificări corespunzătoare în setările modelului asociate.

Orice obiect geometric poate fi combinat în selecții pentru utilizare ulterioară în definirea fizicii și a condițiilor la limită, construirea de rețele și grafice. În plus, secvența de operații poate fi folosită pentru a crea o piesă de geometrie parametrizată, care poate fi apoi salvată în Biblioteca de piese și reutilizată în multe modele.

Import, procesare, defacere și operațiuni virtuale

Importarea tuturor fișierelor standard CAD și ECAD în COMSOL Multiphysics ® este acceptată cu modulele Import CAD Data și, respectiv, Import ECAD Data. Modulul Design extinde setul de operații geometrice disponibile în COMSOL Multiphysics®. Importul datelor din modulele CAD și Design oferă capacitatea de a corecta geometriile și de a elimina unele părți inutile (operațiuni de defeaturing și reparare). Modelele bazate pe ochiuri de suprafață, cum ar fi formatul STL, pot fi importate și convertite în obiecte geometrice folosind platforma de bază COMSOL Multiphysics ®. Operațiile de import funcționează în același mod ca toate celelalte operații geometrice - pot folosi selecțiile și, de asemenea, asociativitatea în studiile parametrice și de optimizare.

Ca o alternativă la operațiunile Defeaturing și Repair, pachetul software COMSOL ® include și așa-numitele operațiuni virtuale, care elimină influența unui număr de artefacte geometrice asupra rețelei cu elemente finite, în special limitele alungite și înguste, care reduc acuratețea simulării. Spre deosebire de defeaturing, operațiile virtuale nu schimbă curbura sau precizia geometriei, dar au ca rezultat o plasă mai curată.

Lista funcțiilor de modelare geometrică

• Primitive
  • Bloc, sferă, con, tor, elipsoid, cilindru, spirală, piramidă, hexagon
  • Curbă parametrică, suprafață parametrică, poligon, poligoane Bezier, curbă de interpolare, punct
• Operațiunile Extrude, Revolve, Sweep și Loft (creați un corp de-a lungul unei căi sau după secțiuni 1
• Operații booleene: unire, intersecție, diferență și împărțire
• Transformări: crearea matricei, copierea, răsturnarea, mutarea, rotirea și scalarea
• Conversii:
  • Convertiți într-un corp volumetric închis, suprafață, curbă
  • Suprafață intermediară 1, Îngroșare 1, Despicare
• Teșire (teșire) și file (rotunjire) 2
• Operații geometrice virtuale
  • Eliminare detalii (Aplicarea automată a operațiunilor virtuale)
  • Ignorați: vârfuri, muchii și limite
  • Formați un obiect agregat: din margini, granițe sau regiuni
  • Restrângeți o margine sau o margine
  • Îmbinați vârfurile sau muchiile
  • Controlul rețelei: vârfuri, margini, limite, zone
• Modelare hibridă: solide, suprafețe, curbe și puncte
• Planuri de lucru cu modelare geometrică 2D
• Import din CAD și integrare bidirecțională folosind module de extensie Importați date din produsele CAD, Design și LiveLink™
• Corectați și eliminați piese din modelele CAD utilizând Data Import din produsele CAD, Design și LiveLink™
  • Cap fețe, șterge
  • Rotunjire, eliminarea marginilor scurte, marginilor înguste, marginilor și proeminențelor
  • Detașarea fețelor (selectarea unui domeniu din limite), tricotare la solidă, reparare (scaparea golurilor, prelucrarea și corectarea geometriei)

1 Necesită modulul Design

2 Aceste operațiuni 3D necesită modulul Design

Acest cadru de bicicletă a fost proiectat în software-ul SOLIDWORKS® și poate fi importat în COMSOL Multiphysics® cu câteva clicuri. De asemenea, puteți importa modele de geometrie din alte pachete CAD terțe sau le puteți crea folosind instrumentele de geometrie încorporate ale COMSOL Multiphysics ® .

Instrumentele COMSOL Multiphysics ® vă permit să modificați și să corectați geometriile CAD de la terți (pentru a se potrivi cu analiza FE), ca în acest caz în modelul de cadru de bicicletă. Dacă doriți, puteți crea această geometrie de la zero în COMSOL Multiphysics ® .

plasă cu elemente finite pentru proiectul cadru de bicicletă. Acum este gata pentru a fi calculat în COMSOL Multiphysics®.

O analiză mecanică a modelului cadrului de bicicletă a fost efectuată în COMSOL Multiphysics ®. Analiza rezultatelor poate sugera ce modificări trebuie făcute designului cadrului într-un pachet CAD terță parte pentru lucrări ulterioare.

Interfețe și funcții preinstalate gata făcute pentru modelarea fizică

Pachetul software COMSOL ® oferă interfețe fizice gata făcute pentru modelarea unei game largi de fenomene fizice, inclusiv interacțiuni interdisciplinare și multifizice comune. Interfețele fizice sunt interfețe de utilizator specializate pentru o anumită zonă de inginerie sau cercetare care vă permit să controlați temeinic modelarea fenomenului fizic sau fenomenelor aflate în studiu - de la setarea parametrilor inițiali ai modelului și discretizare până la analiza rezultatelor.

După selectarea unei interfețe fizice, pachetul software vă solicită să selectați unul dintre tipurile de studii, de exemplu, utilizând un rezolvator non-staționar sau staționar. De asemenea, programul selectează automat pentru modelul matematic discretizarea numerică adecvată, configurația rezolutorului și setările de vizualizare și post-procesare adecvate pentru fenomenul fizic studiat. Interfețele fizice pot fi combinate liber pentru a descrie procese care implică mai multe fenomene.

Platforma COMSOL Multiphysics ® include un set mare de interfețe fizice de bază, cum ar fi interfețe pentru mecanica solidă, acustică, dinamica fluidelor, transfer de căldură, transport chimic și electromagnetism. Prin extinderea pachetului de bază cu module COMSOL ® suplimentare, obțineți un set de interfețe specializate pentru modelarea problemelor de inginerie specifice.

Lista interfețelor fizice disponibile și reprezentările proprietăților materialelor

Interfețe fizice

• Curenți electrici
• Electrostatică
• Transferul de căldură în solide și fluide
• Încălzire Joule
• Flux laminar
• Acustica presiunii
• Mecanica solidă
• Transportul speciilor diluate
• Câmpuri magnetice, 2D (Câmpuri magnetice, în 2D)
• Interfețele fizice specializate suplimentare sunt conținute în modulele de expansiune

Materiale

• Materiale izotrope și anizotrope
• Materiale eterogene
• Materiale cu proprietăți neomogene din punct de vedere spațial
• Materiale cu proprietăți care se modifică în timp
• Materiale cu proprietăți neliniare în funcție de orice mărime fizică

Modelul unui actuator termic în COMSOL Multiphysics ® . Ramura Transfer de căldură este extinsă și arată toate interfețele fizice relevante. Pentru acest exemplu, toate modulele de expansiune sunt activate, astfel încât există multe interfețe fizice disponibile pentru a alege.

Modelare transparentă și flexibilă bazată pe ecuații personalizate

Un pachet software pentru cercetare și inovare științifică și inginerească trebuie să fie mai mult decât un mediu de simulare cu un set predefinit și limitat de capabilități. Ar trebui să ofere interfețe pentru ca utilizatorii să creeze și să personalizeze descrieri ale propriilor modele pe baza ecuațiilor matematice. COMSOL Multiphysics ® oferă această flexibilitate prin furnizarea unui interpret de ecuații care procesează expresii, ecuații și alte descrieri matematice înainte de a crea un model numeric. Puteți adăuga și personaliza expresii în interfețele de fizică, legându-le cu ușurință între ele pentru a simula fenomene multifizice.

Este disponibilă și personalizare mai avansată. Capacitățile de personalizare ale Physics Builder vă permit să utilizați propriile ecuații pentru a crea noi interfețe fizice pe care le puteți încorpora cu ușurință în modelele viitoare sau le puteți partaja colegilor.

Lista funcțiilor disponibile atunci când utilizați modelarea bazată pe ecuații

• Ecuații cu diferențe parțiale (PDE) în formă slabă
• Lagrange arbitrar - Metode euleriene (ALE) pentru probleme cu geometrie deformată și ochiuri în mișcare
• Ecuații algebrice
• Ecuații diferențiale ordinare (ODE)
• Ecuații algebrice diferențiale (DAE)
• Analiza de sensibilitate (optimizarea necesită un supliment de optimizare)
• Calculul coordonatelor curbilinie

Modelul procesului undei într-o fibră optică bazat pe ecuația Korteweg-de Vries. Ecuațiile diferențiale parțiale și ecuațiile diferențiale obișnuite pot fi specificate în software-ul COMSOL Multiphysics ® sub formă de coeficienți sau matrice matematice.

Îmbinare automată și manuală

Pentru discretizarea modelului și construirea rețelei, pachetul software COMSOL Multiphysics ® utilizează diverse metode și tehnici numerice, în funcție de tipul de fizică sau combinația de fizică studiată în model. Cele mai frecvent utilizate metode de discretizare se bazează pe metoda elementelor finite (vezi secțiunea Rezolvatori de pe această pagină pentru o listă completă a metodelor). În consecință, un algoritm de plasare de uz general produce o plasă cu elemente de tipul adecvat metodei numerice. De exemplu, algoritmul implicit poate folosi o plasă tetraedrică aleatorie sau o poate combina cu o metodă de plasare a stratului limită, combinând diferite tipuri de elemente și oferind calcule mai rapide și mai precise.

Operațiile de rafinare a rețelei, re-mașarea sau adaptarea rețelei pot fi efectuate în timpul procesului de soluție sau a unui pas special de explorare pentru orice tip de plasă.

Lista de opțiuni disponibile la crearea unei rețele

• Plasă arbitrară bazată pe tetraedre
• Plasă măturată pe bază de elemente prismatice și hexaedrice
• Plasă de strat limită
• Elemente volumetrice tetraedrice, prismatice, piramidale și hexaedrice
• Plasă triunghiulară de formă liberă pentru suprafețe 3D și modele 2D

• Mesh quad gratuit și ochiuri structurale 2D (tip mapat) pentru suprafețe 3D și modele 2D
• Operație de copiere a plasei
• Operații geometrice virtuale
• Împărțirea rețelelor în regiuni, limite și margini
• Importarea rețelelor create în alt software

Plasă tetraedrică nestructurată generată automat pentru geometria jantei roții.

O plasă nestructurată construită semi-automat cu straturi limită pentru geometria micromixerului.

O plasă manuală pentru un model de componentă electronică pe o placă de circuit imprimat. O plasă cu elemente finite combină o plasă tetraedrică, o plasă triunghiulară la suprafață și o plasă construită prin extinderea în volum.

Plasa de suprafață a modelului vertebral a fost salvată în format STL, importată în COMSOL Multiphysics ® și convertită într-un obiect geometric. I s-a suprapus o plasă automatizată nestructurată. Geometrie STL furnizată de Mark Yeoman de la Continuum Blue, Marea Britanie.

Studii și secvențe ale acestora, calcule parametrice și optimizare

Tipuri de studii

Odată ce selectați o interfață de fizică, COMSOL Multiphysics ® oferă mai multe tipuri diferite de studii (sau analize). De exemplu, atunci când studiați mecanica solidă, pachetul software oferă studii tranzitorii, studii în stare de echilibru și studii de frecvență naturală. Pentru problemele de dinamică a fluidelor computaționale vor fi propuse doar studii staționare și staționare. Sunteți liber să alegeți alte tipuri de studii pentru calculul dvs. Secvențele de pași de cercetare definesc procesul de soluție și permit selectarea variabilelor modelului care urmează să fie calculate la fiecare pas. Soluțiile din orice etape anterioare ale studiului pot fi folosite ca intrare pentru etapele următoare.

Analiza parametrica, optimizare si evaluare

Pentru orice etapă a studiului, puteți rula o analiză parametrică (sweep), care poate include unul sau mai mulți parametri de model, inclusiv dimensiuni geometrice sau setări în condiții de limită. Puteți efectua măturari parametrice pe diverse materiale și proprietățile acestora, precum și pe o listă de funcții specificate.

Modelul de mixer static spiral a fost creat folosind COMSOL Multiphysics ® Model Builder.

Cursul opțional este conceput pentru studierea profilurilor de învățare natural-matematică, fizico-matematică și tehnologică în clasele 10-11. Una dintre principalele sarcini ale învățământului de specialitate într-o școală secundară este orientarea absolventului spre alegerea unei profesii pentru socializarea de succes în societate și adaptarea activă la piața muncii. Conținutul programului vizează consolidarea conceptelor, legilor, reglementărilor, teoriilor din principalele secțiuni ale fizicii: mecanică, teoria cinetică moleculară, electrodinamică și dezvoltarea capacității de a aplica cunoștințele dobândite în activități practice, în special, de a folosi tehnologia computerelor.

Utilizarea modelării computerizate a proceselor fizice face posibilă dezvoltarea capacității de a efectua cercetări folosind un computer, precum și obținerea unei înțelegeri a capacităților și limitelor de aplicabilitate ale unui experiment computerizat.

Cursul opțional: „Modelarea proceselor fizice pe computer” are un accent aplicat.

Descarca:

Previzualizare:

Instituție de învățământ municipală

Școala Gimnazială nr 1

"Afirm"

Director școală ________/ Damasheva A.A./ Ordin nr. 92/1 din 05.10.20..

Considerat la ședința Ministerului Apărării: __________

Şeful Ministerului Apărării:_________ /Popova G.N./

Considerat la o ședință a Consiliului Metodologic

03.10.20...

Șef: _________ / Tulenkova A.G../

Program

curs opțional

„Modelarea proceselor fizice pe un computer.”

Clasa 10-11.

Compilat de: Fattakhova Z.Kh.,

profesor de fizica,

G. Sovetsky

20...g.

Notă explicativă.

Cursul opțional este conceput pentru studierea profilurilor de învățare natural-matematică, fizico-matematică și tehnologică în clasele 10-11. Una dintre principalele sarcini ale învățământului de specialitate într-o școală secundară este orientarea absolventului spre alegerea unei profesii pentru socializarea de succes în societate și adaptarea activă la piața muncii. Conținutul programului vizează consolidarea conceptelor, legilor, reglementărilor, teoriilor din principalele secțiuni ale fizicii: mecanică, teoria cinetică moleculară, electrodinamică și dezvoltarea capacității de a aplica cunoștințele dobândite în activități practice, în special, de a folosi tehnologia computerelor.

Utilizarea modelării computerizate a proceselor fizice face posibilă dezvoltarea capacității de a efectua cercetări folosind un computer, precum și obținerea unei înțelegeri a capacităților și limitelor de aplicabilitate ale unui experiment computerizat.

Cursul opțional: „Modelarea proceselor fizice pe computer” are un accent aplicat.

Scopul cursului:

Cunoașterea practică a principalelor modalități și metode de aplicare a cunoștințelor în practică;

Specializare intraprofil în profiluri de pregătire natural-matematică, fizico-matematică și tehnologică;

Oferirea studenților posibilitatea de a-și satisface interesul individual de a studia principiile practice ale fizicii în procesul activității cognitive atunci când desfășoară experimente și cercetări asupra proceselor fizice pe un computer.

Scopuri principale:

Oferiți asistență elevului în autodeterminarea profesională;

Dezvoltați interesul pentru fizică și informatică;

Dezvoltați abilități de rezolvare a problemelor și modelarea acestora pe computer;

Să introducă în practică astfel de tipuri de activități care conduc în multe profesii inginerești și tehnice legate de aplicarea practică a fizicii și tehnologiei informației.

Pentru a dezvolta capacitatea de a aplica dobândirea de cunoștințe la rezolvarea problemelor, de a efectua experimente pe un computer, de a procesa rezultatele cercetării, de a simula procese fizice pe un computer, de a lucra cu literatura științifică și metodologică.

Elevii ar trebui să fie capabili să:

Efectuează cercetări definite de program folosind modele computerizate;

Rezolva probleme fizice, construiește tabele, diagrame;

Lucrul cu mass-media (căutați și selectați informații, luați note, rezumați-le);

Prezentați rezultatele obținute;

Modelați procesele fizice pe un computer și efectuați cercetările lor.

Metode și forme organizatorice de instruire:

La desfășurarea orelor, se folosesc forme de curs precum prelegeri introductive, exerciții practice de rezolvare a problemelor, munca independentă a studenților (colectiv, grup, individual), consultații.

La efectuarea lucrărilor cu modele computerizate, se organizează activități de cercetare pentru a stabili experimental dependențe între cantități. În funcție de nivelul de competență al elevilor în metoda de cercetare, nivelul de independență în implementarea acesteia și natura asistenței din partea profesorului pot fi diferite.

Pe lângă metoda de cercetare, este indicat să se folosească o metodă de căutare parțială, în unele cazuri informativă și ilustrativă. Această ultimă metodă este folosită atunci când studenților le lipsește fundația pentru a folosi metode productive

Materialul care alcătuiește conținutul cursului opțional corespunde statului

standardul educațional al educației fizice la nivel de profil, în legătură cu care nu extinde atât gama de cunoștințe ale elevilor, cât îl aprofundează prin întărirea componentelor extradisciplinare și metodologice ale conținutului.

Mijloace de educație:

Principalele mijloace de predare sunt enumerate în programa cursului. Cu toate acestea, problema utilizării computerelor la cursurile opționale merită o discuție specială. Utilizarea computerelor personale este posibilă în mai multe direcții:

Aplicare de programe de instruire pe calculator pentru modelarea proceselor fizice;

Căutare de informații pe internet;

Aplicarea sistemelor computerizate.

Utilizarea computerelor ca mijloc de prezentare a informațiilor.

Astăzi există un număr destul de mare de programe de formare pe calculator în fizică. Printre acestea se numără atât cele interne, cât și cele străine, prezentând diverse oportunități profesorului și elevului. Programele care vă permit nu numai să observați progresul unui experiment, ci și să schimbați anumiți parametri pot fi considerate bune.

(de exemplu: „Open Physics”, „Living Physics”).

Durata cursului este de 34 de ore (17 ore - fizică, 17 ore - informatică).

Planificare educațională și tematică

		Număr de ore			Forme muncă	Forme de control
		Total	Fizică	IVT
	Problema nr. 26, 27, 45. A. P. Rymkevich. sat. probleme de fizică. MS Excel.				Conversație, lucrul cu un computer personal.	Evaluarea graficelor construite.
	Rezolvarea problemelor grafice. Problema nr. 56, 57, 65, 72.				Lucru individual cu un PC.	Evaluarea sarcinilor practice.
	Problema nr. 77, 83 (PRG).				Lecție – atelier	Evaluarea modelului creat
	Problema nr. 230, 235, 236. N. Ugrinovich. Informatica si tehnologia informatiei.				Lucru individual cu un PC.	Evaluarea modelului creat
	I. Semakin. Cartea cu probleme - atelier. Pagină 155				Lucru individual cu un PC	Evaluarea modelului creat
	I. Semakin. Cartea cu probleme – Pagina atelierului. 167.				Conversație, lucrul cu un PC.
	Problema nr. 366.				Lucru individual cu un PC	Evaluarea modelului creat
	Problema nr. 394, 397, 399. A. P. Rymkevici.				Conversație, lucru cu PC-ul	Evaluarea sarcinii practice
	Problema nr. 673, 674. A. P. Rymkevich.				Conversație, lucrul cu un PC.	Evaluarea modelului creat
	Simularea oscilațiilor unui pendul matematic. Studierea graficului vibrațiilor armonice. Problema nr. 422, 417, 418, 428.				Lucru individual cu un PC.	Evaluarea modelului creat
	Notarea exponențială a numerelor la rezolvarea problemelor de fizică moleculară. Problema nr. 486, 479.				Conversație, lucrul cu un PC.	Evaluarea graficelor construite.
	Problema nr. 538, 539.				Lucru individual cu un PC	Evaluarea graficelor construite
	I. Semakin. Cartea de probleme-atelier Volumul 2. Pagina 178.				Lucru individual cu un PC	Evaluarea graficelor construite.
	Explorați circuitele electrice cu programul deschis de fizică Regulile lui Kirchhoff pentru lanțurile ramificate. V. A. Balash. Probleme de fizică și metode de rezolvare a acestora. Pagină 290.				Conversație, lucru cu PC-ul	Evaluarea implementării unei sarcini practice.
	Problema nr. 844, 845.				Lucru individual cu un PC.	Evaluarea modelului creat.
	(Jumătate sumator, declanșator).				Lucru individual cu un PC.	Evaluarea modelului creat.
	Prezentarea modelelor de procese fizice create independent.

			Simulare pe calculator	col. - în ore
	Mișcare rectilinie uniformă. Construirea și citirea graficelor de viteză și deplasare.	Legile mișcării uniforme	Trasarea unui grafic al mișcării uniforme
	Mișcare rectilinie uniform accelerată. Rezolvarea problemelor grafice.	Legile mișcării uniform accelerate	Inserarea unei imagini. Constructie.
	Determinarea mărimii accelerației, deplasării și vitezei în timpul mișcării uniforme.	Mișcare la fel de alternativă	Construirea unui model de mișcare
	Modelarea proceselor fizice. Model de „Mișcarea unui corp aruncat în unghi față de orizontală” în foile de calcul.	Adăugarea mișcării Calculul parametrilor.	Loviți ținta. Cercetarea modelului
	Studiul modelelor fizice. Model al mișcării corpurilor cerești și a planetelor. Calculul altitudinii orbitei staționare a satelitului Pământului.	Formule pentru mișcare circulară	Modelul mișcării planetare.
	Legea conservării impulsului și aplicarea acesteia pentru a calcula viteza unei rachete.	Derivarea formulei pentru legea conservării impulsului.	Programul mișcării rachetei.
	Modelul „buclă moartă” al experienței școlare. Programare în mediul Turbo-Pascal.	Legea conservării energiei.	Programul avionului.
	Determinarea eficienței unui mecanism simplu folosind un experiment computerizat.	Teoria mecanismelor. Adăugarea de forțe.	Experiment pe calculator.
	Model de control al procesului. Valoarea feedback-ului. Motor cu combustie interna.	Autooscilații.	Modelul unui mecanism de ceas.
	Model de control al procesului. Valoarea feedback-ului. Motor cu combustie interna.	Ecuația de oscilație.	Diagrama de fluctuație.
	Notarea exponențială a numerelor la rezolvarea problemelor de fizică moleculară	Teoria moleculară - cinetică	Modelul masei și mărimii moleculelor.
	Trasarea graficelor de izoproces în mediul de automatizare a calculelor MathCad.	Legile gazelor.	Ciclul Carnot.
	Reprezentarea grafică a câmpurilor electrice și magnetice.	Electrodinamică. Câmp electric și magnetic.	Linii de înaltă tensiune.
	Explorați circuitele electrice folosind programa de Fizică deschisă.	legea lui Ohm legea lui Kirchhoff.	Modelul unui circuit electric de funcționare.
	Simularea mișcării unei particule încărcate într-un câmp electric și magnetic.	Mișcarea electronilor într-un tub cu raze electrice.	Studiu de mișcare.
	Modelarea elementelor logice de calculator folosind circuite electrice. (Jumătate sumator, declanșator).	Logică.	Modelarea circuitelor.
	Prezentarea propriilor evoluții.

Literatură:

1. Informatică. Cartea cu probleme - atelier. Volumul 2./ Ed. Semakina I.G., Hennera E.K. - M.: „Laborator”. 2001.

1. Balash V.A. Probleme de fizică și metode de rezolvare a acestora. Manualul profesorului. - M.: „Iluminismul”, 1983.

1. Manual de autoinstruire. Turbo Pascal "7.0". Moscova - Sankt Petersburg - Nijni Novgorod - Rostov pe Don - Ekaterinburg - Samara - Kiev - Harkov - Minsk. 2003.

1. Rymkevici A.G. Culegere de probleme de fizică.clase 9 -11. - M.: „Bustard”, 2000.

1. Mogilev A.V., Pak N.I. Informatică. / Ed. Henner E.K. - M.: „ASA Dema”, 1999.

1. Taevsky A.Yu. Manual de autoinstruire pentru lucrul în M. Office, Word 27\2000 Excel 97|2000/, email. Kiev, „A.S.K.”, 2002.

1. P. I. Sovertkov. Modelare distractivă pe computer în matematică elementară. Tutorial. - M.: „Helios ARV”, 2004.

1. N. Ugrinovich. Informatica si tehnologia informatiei. Manual pentru clasele 10 -11 / N.D. Ugrinovich, - M.: "Binom. Laboratorul de cunoștințe", 2003.

1. Kasyanov V.A. Fizică. Clasa 10. Manual. - M.: „Drofa”, 2001.

Volodia a scris:

Am încercat să descarc versiunea de încercare a Matlab/Simulink + SimMechanics, dar pe site-ul dezvoltatorilor, după ce au completat formularele, ei au spus că îmi vor permite să descarc dacă ei înșiși au o dorință, apoi mă vor contacta.

Da. De obicei, vă permit să descărcați SimMechanics dacă aveți deja o licență Matlab...

Dacă ești de la Facultatea de Mecanică și Matematică, atunci este foarte probabil să existe acolo licențe Matlab pentru studenți. Cert este că Matlab, îmi asum libertatea de a spune acest lucru, este cel mai răspândit și universal pachet software pentru matematică aplicată astăzi, atât în ​​mediul academic, cât și în producție (de exemplu, la fabrica noastră). SimMechanics este o așa-numită cutie de instrumente - o extensie a nucleului pe un anumit subiect. Pe lângă mecanică, există aproximativ 20 de cutii de instrumente, de exemplu, procesare semnal, statistici, optimizare etc. Fiecare cutie de instrumente este echipată cu o interfață grafică standard care vă permite să creați un model al arhitecturii dorite cu ajutorul mouse-ului. Și anume, trebuie să trageți pictogramele necesare ale obiectelor utilizate în câmpul de lucru și să determinați „intrarile” și „ieșirile” obiectelor. Fiecare dintre cutiile de instrumente poate fi achiziționată opțional, în funcție de nevoile specifice.

Pentru dreptate, observ că SimMechanics este o cutie de instrumente relativ nouă (a apărut pentru prima dată în urmă cu aproximativ 3 ani), adică, cel mai probabil, nu are aceeași stabilitate ca, de exemplu, Simulink, care a existat pentru o „eternitate”.

Personal, folosesc Matlab în 2 situații. În primul rând, dacă trebuie să testați un nou algoritm sau metodă, atunci Matlab vă permite să programați în stil C fără niciun fel de agitație. În plus, pachetul include operații vectoriale optimizate (BLAS), algebră liniară (LAPACK) și o interfață de vizualizare foarte avansată pentru diagrame 2-3D. În al doilea rând, atunci când este nevoie de a utiliza diverse funcții matematice în programul nostru, compilatorul (acesta este un fel de cutie de instrumente Matlab Compiler) vă permite să compilați fișiere de program Matlab (m-fișiere) în DLL-uri. Mathworks permite terților să utilizeze acest DLL gratuit (nu este necesară o licență suplimentară).

Dacă programul Matlab cu cutii de instrumente este necesar nu în scopuri comerciale, atunci pot observa că acest software este foarte comun în rândul utilizatorilor privați din Rusia, de exemplu. este relativ ușor de achiziționat.

Volodia a scris:

Pe site-ul web al dezvoltatorului ITI-SIM + SimulationX 2.0, nu am găsit niciun link pentru a descărca versiunea de încercare.

Am furnizat intenționat linkul pentru că... este o alternativă mai ieftină la ADAMS. Cu toate acestea, dacă aveți nevoie, așa cum a fost scris la început, să calculați coliziunile corpurilor de forme complexe, atunci nu sunt sigur că ITI-SIM sau Matlab vă vor ajuta. Modelul de impact 3-D în sine este o știință complexă separată.

Volodia a scris:

De exemplu, o matrice de particule este dată, sub formă de puncte din spațiul tridimensional, a unui corp rigid. Fiecare particulă are o masă și un vector viteză. Este adevărat că vectorii viteză ai tuturor particulelor unui corp absolut rigid sunt paraleli?

Nu, pentru că corpul se poate roti, axa de rotație instantanee...

Programele de modelare 3D pot ajuta la transformarea unor idei în modele și prototipuri frumoase care pot fi folosite ulterior pentru o varietate de scopuri. Aceste instrumente vă permit să creați modele de la zero, indiferent de nivelul de calificare. Unele editoare 3D sunt destul de simple, astfel încât chiar și un începător le poate stăpâni într-un timp scurt. Astăzi, modelele 3D sunt folosite într-o mare varietate de domenii: cinema, jocuri pe calculator, design interior, arhitectură și multe altele.

Alegerea celui mai bun software de modelare este adesea dificilă, deoarece nu este ușor să găsești un program care să aibă toate funcționalitățile necesare. FreelanceToday vă aduce în atenție 20 de programe gratuite de modelare 3D.

Daz Studio este un software de modelare 3D puternic, dar complet gratuit. Acest lucru nu înseamnă că acesta este un instrument ușor de învățat; începătorii vor trebui să petreacă mult timp studiind capacitățile programului. Creatorii programului s-au ocupat de experiența utilizatorului, dar comoditatea Daz Studio nu va fi apreciată imediat. Una dintre caracteristicile programului este crearea de imagini 3D accelerate de GPU în timpul redării, ceea ce face posibilă crearea unor modele foarte realiste. Daz Studio are și suport pentru crearea de scene și funcționalități pentru animarea modelelor.

DisponibilPentru: Ferestre | OS X

Software-ul gratuit de modelare 3D Open SCAD este conceput pentru design serios (design industrial, interioare, arhitectură). Creatorii programului au fost mult mai puțin interesați de aspectele artistice. Spre deosebire de alte programe similare, Open SCAD nu este un instrument interactiv - este un compilator 3D care afișează detaliile proiectului în trei dimensiuni.

Disponibil pentru: Ferestre | OS X | Linux

AutoDesk 123D este un set mare de instrumente diverse pentru modelarea CAD și 3D. Folosind programul, puteți proiecta, crea și vizualiza aproape orice model 3D. AutoDesk acceptă și tehnologia de imprimare 3D. Site-ul principal AutoDesk 123D are mai multe site-uri satelit, unde puteți găsi o mulțime de modele 3D gratuite interesante pe care le puteți experimenta sau doar le puteți utiliza în propriile scopuri.

Disponibil pentru: Ferestre | OS X | iOS |

Meshmixer 3.0 vă permite să proiectați și să vizualizați structuri 3D combinând două sau mai multe modele în doar câțiva pași simpli. Programul are o funcție convenabilă „tăiați și lipiți” pentru aceasta, adică puteți tăia părțile necesare din model și le puteți lipi într-un alt model. Programul acceptă chiar și sculptarea - utilizatorul poate crea o sculptură virtuală, modelând și rafinând suprafața în același mod ca și cum ar sculpta un model din lut. Și toate acestea în timp real! Programul acceptă imprimarea 3D, modelele finite sunt complet optimizate pentru a fi trimise la imprimantă.

DisponibilPentru: Ferestre | OS X

3DReshaper este un software de modelare 3D accesibil și ușor de utilizat. Programul poate fi utilizat în diverse domenii precum artă, minerit, inginerie civilă sau construcții navale. 3DReshaper vine cu suport pentru diverse scenarii și texturi și are multe instrumente și funcții utile pentru a facilita procesul de modelare 3D.

DisponibilPentru: Windows

Programul gratuit 3D Crafter este conceput pentru modelarea 3D în timp real și crearea de animații. Caracteristica principală a acestui editor este abordarea intuitivă prin drag-and-drop. Modelele complexe pot fi construite folosind forme simple, iar programul acceptă sculptarea și imprimarea 3D. Acesta este unul dintre cele mai convenabile instrumente pentru crearea animației.

DisponibilPentru: Windows

PTC Creo este un sistem cuprinzător conceput special pentru ingineri mecanici, designeri și tehnologi. Programul va fi util și pentru designerii care creează produse folosind metode de proiectare asistată de computer. Modelarea directă vă permite să creați modele din desene existente sau să utilizați programul pentru a vizualiza idei noi. Modificările geometriei unui obiect pot fi făcute foarte rapid, ceea ce accelerează semnificativ procesul de lucru. Programul, spre deosebire de cele anterioare, este plătit, dar există o perioadă de încercare de 30 de zile și o versiune gratuită pentru profesori și studenți.

DisponibilPentru: Windows

Software-ul gratuit LeoCAD este un sistem de proiectare asistată de computer pentru modele LEGO virtuale. Există versiuni pentru Windows, Mac OS și Linux. Programul poate fi o alternativă bună la Lego Digital Designer (LDD), deoarece are o interfață simplă, acceptă cadre cheie și funcționează în modul animație. Este suportul pentru animație care diferențiază LeoCAD de alte programe de natură similară.

DisponibilPentru: Ferestre | OS X | Linux

Programul VUE Pioneer vă va ajuta să creați un model tridimensional pentru vizualizarea peisajului. Software-ul poate fi util pentru utilizatorii avansați care caută instrumente de randare convenabile. Pioneer vă permite să creați peisaje 3D uimitoare cu un număr mare de presetări și oferă acces direct la conținutul Cornucopia 3D. Folosind programul puteți crea multe efecte de lumină.

DisponibilPentru: Ferestre | OS X

Netfabb nu este doar un program pentru vizualizarea scenelor 3D interactive, ci poate fi folosit pentru a analiza, edita și modifica modele 3D. Programul acceptă imprimarea 3D și este cel mai ușor și mai simplu instrument în ceea ce privește instalarea și utilizarea.

DisponibilPentru: Ferestre | OS X | Linux

Programul gratuit NaroCad este un sistem complet și extensibil de proiectare asistată de computer, bazat pe tehnologia OpenCascade și rulează pe platformele Windows și Linux. Programul are toate funcționalitățile necesare și acceptă operațiuni de modelare 3D de bază și avansate. Funcțiile programului pot fi extinse folosind plugin-uri și o interfață software.

DisponibilPentru: Ferestre | Linux

LEGO Digital Designer vă permite să construiți modele 3D folosind cărămizi LEGO virtuale. Rezultatul poate fi exportat în diferite formate și poate fi continuat să lucreze în alte editoare 3D.

DisponibilPentru: Ferestre | OS X

Programul gratuit ZCAD poate fi folosit pentru a crea desene 2D și 3D. Editorul acceptă diverse platforme și oferă unghiuri mari de vizualizare. Prezența multor instrumente convenabile vă permite să rezolvați majoritatea problemelor asociate cu modelarea obiectelor tridimensionale. Interfața cu utilizatorul a programului este simplă și intuitivă, ceea ce facilitează foarte mult procesul de desen. Proiectul finalizat poate fi salvat în format AutoCAD și în alte formate 3D populare.

DisponibilPentru: Ferestre | Linux

Versiunea gratuită a Houdini FX, Houdini Apprentice, este utilă studenților, artiștilor și pasionaților care creează proiecte de modele 3D necomerciale. Programul are o funcționalitate oarecum redusă, dar în același timp destul de largă și o interfață de utilizator atent gândită. Dezavantajele versiunii gratuite includ un filigran care este afișat pe vizualizarea 3D.

DisponibilPentru: Ferestre | OS X | Linux

Aplicația pentru foile de lucru de proiectare vă permite să creați modele 3D destul de detaliate. Creatorii programului s-au ocupat de funcții care vă permit să eliminați zonele cu probleme prin modificări și completări la designul existent. DesignSpark poate fi folosit și pentru a schimba rapid conceptul de produs 3D. Programul acceptă tehnici de modelare directă și imprimarea 3D a modelelor.

DisponibilPentru: Windows

FreeCAD este un modelator 3D parametric conceput pentru a crea obiecte reale de orice dimensiune. Utilizatorul poate schimba cu ușurință designul folosind istoricul modelului și modificarea parametrilor individuali. Programul este multi-platformă și poate citi și scrie diferite formate de fișiere. FreeCAD vă permite să vă creați propriile module și apoi să le utilizați în continuare.

DisponibilPentru: Ferestre | OS X | Linux

Programul gratuit Sculptris va deschide utilizatorilor o fereastră către lumea interesantă a 3D. Sculptris oferă navigare convenabilă și ușurință în utilizare. Programul poate fi stăpânit cu ușurință chiar și de un începător care nu are experiență în artă digitală sau modelare 3D. Procesul de lucru este conceput astfel încât să puteți uita de geometrie și să creați pur și simplu un model, folosind în același timp cu atenție resursele computerului.

Disponibil pentru: Ferestre | Linux

MeshMagic poate fi folosit pentru a reda fișiere 3D, precum și pentru a crea obiecte 2D sau pentru a le converti în 3D. Software-ul are o interfață intuitivă și poate fi folosit pentru a rezolva o mare varietate de probleme. Mesh Magic în prezent acceptă doar Windows. Rezultatul este salvat în formatul popular STL, care poate fi deschis și editat în majoritatea instrumentelor de modelare 3D online și offline.

DisponibilPentru: Windows

Open Cascade este un kit de dezvoltare software conceput pentru a crea aplicații legate de CAD 3D. Include biblioteci de clasă C++ personalizate, dezvoltate de comunitate, care pot fi utilizate pentru modelarea, vizualizarea și comunicarea datelor și pentru dezvoltarea rapidă a aplicațiilor.

DisponibilPentru: Ferestre | OS X | Linux

Algodoo- un program de proiectare pentru simularea/animarea mișcărilor mecanice ale obiectelor din lumea fizică bidimensională. Utilizatorul are acces la instrumente pentru crearea obiectelor de orice formă, pentru setarea parametrilor lor fizici și cinetici, pentru controlul operațiunilor asupra obiectelor atât static, cât și dinamic. Folosind acest program, puteți crea lecții interactive de fizică, jocuri, simulatoare de dispozitive mecanice... și pur și simplu observați curios comportamentul obiectelor în funcție de influențele externe. Pentru creatorii avansați de scene, este posibil să îmbogățiți funcționalitatea folosind scripturi.

Crearea obiectelor

INSTRUMENTE DE DESEN

Instrument de schiță - Creion- este poziționat ca un instrument de desen universal care le înlocuiește pe altele. De fapt, există o înșelăciune în această afirmație, pentru că... Pentru fiecare tip de geometrie este mai bine să alegeți cel mai potrivit instrument și există mai multe dintre ele. Da, poți desena orice linie și orice contur cu un creion, dar va fi frumos, de exemplu un cerc? Dezvoltatorii au prevăzut ca Pencil să deseneze linii drepte - cu tasta Shift apăsată. Creionul desenează întotdeauna o cale închisă, chiar dacă nu a fost închisă de utilizator.
Cuţit- Cuţit- folosit pentru a decupa o secțiune dintr-o altă figură. După ce lucrați cu cuțitul, zona decupată nu dispare imediat; trebuie să o selectați și să o ștergeți cu tasta Del.
Perie- Perie- funcționează similar cu Creionul, dar spre deosebire de Creion, acesta poate regla grosimea liniei. De asemenea, spre deosebire de Creion, Pensula nu desenează contururi închise.
Radieră- Radieră- similar cu Knife, dar are grosime reglabila.
Poligon- Poligoane- Nu am observat mare diferență cu Creionul. Ei bine, puteți folosi acest instrument și pentru a selecta un obiect, îl rotiți (cu RMB apăsat) și îl trageți (cu LMB apăsat).
Angrenaj- Angrenaj- desenarea unor cercuri zimțate. Se obțin figuri frumoase și funcționale. Înainte de a desena, puteți ajusta dimensiunea dinților și numărul acestora va depinde de acest lucru. Sunt posibile angrenaje externe și interne.
Cutie- Dreptunghi- desenarea dreptunghiurilor. Acest instrument simplu are o opțiune, Selectare prin încercuire , care, atunci când este bifată, permite instrumentului să selecteze și obiecte atunci când conturează mai multe obiecte.
Cercul - Cerc- simplu și clar ca un cerc gol.
Avion- Margine- crearea de podele, pereți, tavane nesfârșite cu scopul ca obiectele, în furia dinamicii lor, să nu se miște, să zboare sau să cadă în neant.

INSTRUMENTE PENTRU CONECTARE ȘI FIXARE

Lanţ- Lanţ- folosit pentru conectarea obiectelor cu un lanț sau o frânghie, a căror rezistență și dimensiunea verigilor pot fi reglate.
Arc- Arc- după conectarea a două obiecte cu un arc folosind RMB (butonul dreapta al mouse-ului) pe arc, puteți apela meniul contextual al arcului și puteți regla lungimea acestuia, precum și parametrii de rigiditate și atenuare.
fixează- Reținere- pur și simplu faceți obiectul sau obiectele de sub acest marker nemișcat în timpul animației scenei.
ax- Axă- pentru a fixa două obiecte cu o axă pe care obiectul se va roti. Apoi, această axă poate fi convertită într-un motor și setează direcția de mișcare, inclusiv folosind tastele rapide ale vizualizatorului.

Crearea unui obiect unic

Dacă te-ai jucat deja suficient cu arsenalul de instrumente încorporate pentru desenarea obiectelor, atunci vei dori să ai un obiect cu geometrie și textură non-standard. Acest lucru este posibil și ușor:
- În primul rând, trebuie să pregătiți forma dorită într-un editor grafic și să o salvați ca fișier PNG cu un fundal transparent.
- Apoi, în Algodoo, încărcați această figură pe scenă:
- - Desenați orice contur închis, de exemplu, un cerc;
- - Selectați-l și apăsați butonul din dreapta sus;
- - Faceți clic pe butonul din fereastra de setări a interfeței figurii care se deschide;
- - Se va deschide un manager de fișiere (nu atât de convenabil) - în el trebuie să selectați fișierul PNG dorit de pe disc.
- Cercul nostru va fi umplut cu acest fișier;
- În fereastra de setări a interfeței figurii, faceți clic pe butonul .
Woo-a-la, s-a terminat. Adevărat, nu complet și cu rezerve, dacă este vorba de o figură formată din piese separate. În acest caz, în primul rând, trebuie să combinați formele într-un grup - utilizați RMB pentru a apela meniul contextual și selectați Selecție> Grup. Acum, într-o stare statică, puteți trage și transforma figura ca întreg. Dar de îndată ce începeți animația, figura va cădea și se va prăbuși în bucățile sale componente. Nu am găsit încă cum să evit asta, pentru că... Am devenit recent interesat de program.
O altă notă despre textura. Poate fi mutat, rotit, scalat în interiorul figurii - pentru aceasta există un instrument special care funcționează bine cu mouse-ul:
- Mutare - cu LMB apăsat;
- Rotiți - cu RMB apăsat.
- Mastabate - cu roata mouse-ului.

Scena și animația ei

După ce obiectele sunt desenate, așezate la locurile lor, echipate cu motoare, arcuri... nu rămâne decât să apăsați butonul de mai jos de pe panoul de control al scenei și totul va începe să se miște (cu o planificare corespunzătoare). De fapt, pentru a depana acest buton (care este înlocuit cu tasta [Space]), îl veți apăsa constant și în primele etape. Ce se mai poate spune despre scenă:
- mutați scena - apăsați butonul de pe panoul de jos și mutați-l ținând apăsat LMB;
- schimbați scara - rotiți rotița mouse-ului în timp ce țineți apăsată tasta Crtl sau butonul de pe panoul de jos;
- reglați viteza de animație - când faceți clic pe buton, deasupra acestuia apare un glisor;
- pornire/oprire gravitate - cu un buton pe panou;
- reglati directia si puterea vantului folosind butonul de pe panou;
- afișați o grilă auxiliară, care poate fi utilă într-o poziție statică a scenei pentru o poziționare mai precisă a obiectelor - pentru a face acest lucru, utilizați butonul de pe panoul de jos - un singur clic pornește grila, iar un dublu clic arată fereastra pentru setarea parametrilor grilei.
- anulare acțiuni - butoane standard de pe panou.

Dicționar englez-rus de termeni fizici

Unghi - unghi
Zona – zona
Atracție - atracție (a obiectelor între ele)
Coliziune - coliziune (în practica programului, apartenența obiectelor la unul sau altul strat, Stratul de coliziune, afectează ce obiecte ar trebui să se ciocnească între ele și care nu)
Densitate - densitate
Energie - energie
Forță - putere
Îngheța - îngheța
Frecare - frecare
Gravitație - gravitație (gravitația Pământului)
Nemuritor - nemuritor (o proprietate a unui obiect datorită căreia Killer nu-l poate ucide)
Killer - ucigaș (o proprietate a unui obiect datorită căreia distruge toate obiectele nemuritoare pe care le atinge)
Lichefiați - lichid (orice formă poate fi transformată în lichid)
Masa - masa
Oglinda oglinda
Momentum - impuls, cantitatea de mișcare
Plot - un grafic al modificărilor în timp ale anumitor caracteristici fizice ale unui obiect
Indice de refracție - indice de refracție
Restituire - restaurare (în practica programului aceasta este „cauciuc”, care afectează revenirea unui obiect după ce s-a ciocnit cu un obstacol)
Viteză - viteză
Spongify este un tip de obiect inventat de autorii programului, ale cărui proprietăți fizice sunt asemănătoare cu un burete sau cu o jucărie de pluș.
Forță - forță
Viteza - viteza