Компьютерное моделирование движения тела с учетом сопротивления среды
Департамент образования и науки Брянской области
Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение «Новозыбковский профессионально-педагогический колледж»
ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ
Компьютерное моделирование движения тела с учетом сопротивления среды
Шубабко Светлана Эдуардовна
II курс, группа Л22
технологический профиль
Дисциплина: информатика
Научный руководитель:
Саросек Сергей Михайлович
Новозыбков, 2021
Содержание
Введение. 3
1. Основные понятия моделирования. 6
1.2. Постановка целей и виды моделирования. 9
1.3. Основные понятия компьютерного моделирования. 12
2. Математическая модель движения тела с учетом сопротивления среды.. 15
3. Построение компьютерной модели движения тела с учетом сопротивления среды в программе MS Excel 22
3.1. Построение модели свободного падения свинцового шарика с учетом сопротивления воздуха. 22
3.2. Построение модели падения свинцового шарика в воде с учетом сопротивления среды.. 26
3.3. Построение модели полета свинцового шарика под углом к горизонту с учетом сопротивления воздуха. 29
Заключение. 37
Литература. 39
Приложения. 41
Введение
Человечество на протяжении изучает окружающий мир. Если в древности это изучение основывалось только на тех свойствах, которые можно воспринять человеческими ощущениями (зрительными, слуховыми, тактильными и т.д.), то с развитием науки и техники исследователи стали опираться на показания различных приборов, позволяющих измерить различные величины, которые «нельзя пощупать руками» силу и напряжение тока, давление газа, интенсивность ультрафиолетового излучения и т.п.
Однако остаются области исследований, недоступные для проведения экспериментов и прямых измерений. Это может быть связано с фактической невозможностью провести подобный эксперимент (например, воспроизвести условия черной дыры в лаборатории), его опасностью (изучение распространения огня при пожаре в небоскребе), высокой стоимостью исследований (изучение управляемого термоядерного синтеза), ценностью или уникальностью изучаемого объекта или сочетающие несколько факторов.
Кроме этого, анализ результатов, полученных в результате фиксации результатов эксперимента, может быть затруднен из-за способа их представления (например, в виде набора данных – результатов измерения некоторых величин).
Эти проблемы можно обойти, если применять для решения поставленных задач метод исследования, базирующийся на разработке и использовании моделей, который называется моделированием. В общем виде модель можно определить как условный образ (упрощенная замена) реального объекта (процесса), который создается для более глубокого изучения действительности. Необходимость моделирования обусловлена сложностью, а порой и невозможностью прямого изучения реального объекта (процесса). Значительно доступнее создавать и изучать прообразы реальных объектов (процессов), т.е. модели. Можно сказать, что теоретическое знание о чем-либо, как правило, представляет собой совокупность различных моделей. Эти модели отражают существенные свойства реального объекта (процесса), хотя на самом деле действительность значительно содержательнее и богаче.
Подобие между моделируемым объектом и моделью может быть физическое, структурное, функциональное, динамическое, вероятностное и геометрическое. При физическом подобии объект и модель имеют одинаковую или сходную физическую природу. Структурное подобие предполагает наличие сходства между структурой объекта и структурой модели. При выполнении объектом и моделью под определенным воздействием сходных функций наблюдается функциональное подобие. При наблюдении за последовательно изменяющимися состояниями объекта и модели отмечается динамическое подобие, вероятностное подобие при наличии сходства между процессами вероятностного характера в объекте и модели, а геометрическое подобие при сходстве пространственных характеристик объекта и модели.
Важнейшая особенность модели состоит в возможности неограниченного накопления специализированных знаний без потери целостного взгляда на объект исследования. Моделирование процессов в обществе, природе и технических системах – это основная компонента системного подхода к познанию этих процессов и управлению ими.
В современных условиях одним из основных инструментов исследователя в любой сфере науки и техники является компьютер. В области моделирования также модель строится на компьютере или компьютерное моделирование предшествует построению натурной модели. Таким образом, изучение принципов построения моделей и их реализация на компьютере является актуальной темой в области IT-образования.
Объект нашего исследования – процесс построения компьютерных моделей для изучения закономерностей физических явлений и процессов.
Предмет исследования – применение компьютерных моделей для изучения законов механического движения.
Цель исследования - построение компьютерной модели движения тела с учётом сопротивления среды в программе MS Excel.
Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:
1. Подобрать и проанализировать литературу по теме работы.