Исследование студентов Исследование гравитационных взаимодействий

Исследование студентов выполнено в рамках проекта Исследование физических моделей

Содержание

1 Авторы проекта
2 Руководитель проекта
3 Проблемный вопрос (вопрос для исследования)
4 Цели исследования
5 Что нужно выяснить? (учебные вопросы)
6 Ход работы
7 Результаты проведённого исследования
8 Вывод
9 Ресурсы
10 Другие документы

Авторы проекта

Студенты I курса 59 группы специальности 220415 "Автоматика и телемеханика на транспорте" (на железнодорожном транспорте)

Владимир Федоренко

Сергей Смирнов

Рамазан Асхотов

Руководитель проекта

Преподаватель математики, информатики и вычислительной техники

Иванская Светлана Алексеевна

Проблемный вопрос (вопрос для исследования)

Как исследовать гравитационные взаимодействия?

Цели исследования

Экспериментально подтвердить теоретические положения физики, понять основные закономерности и формы их проявления; подойти к исследуемой проблеме с профессиональной точки зрения как будущих специалистов железнодорожного транспорта; отработать навыки экспериментальной деятельности.

Что нужно выяснить? (учебные вопросы)

Какое взаимодействие называется гравитационным?

Кто основоположник теории гравитации?

Что происходит в результате отталкивания между одноимённо заряжеными полюсами бионов?

Объясните на примере закон всемирного тяготения.

Что такое вес? Как его измерить?

Взаимодействуют ли между собой планеты Солнечной системы? Галактики?

Какая теория гравитационного взаимодействия является общепринятой классической (не квантовой)?

Что определяет гравитация? Какую роль играет во взаимодействиях?

Ход работы

Результаты проведённого исследования

Исследовательская работа Исследование модели движения тела, брошенного под углом к горизонту (текстовый документ)

10 фактов о планете Земля (презентация, созданная в Photoshop)

Расчет веса человека на планетах Солнечной системы в табличном процессоре

Вывод

Использование компьютера для исследования информационных моделей различных объектов и систем позволяет изучить их изменения в зависимости от значения тех или иных параметров. Процесс разработки моделей и их исследование на компьютере можно разделить на несколько основных этапов.

Описательная информационная модель. На первом этапе исследования объекта или процесса обычно строится описательная информационная модель на естественном языке. Такая модель выделяет существенные, с точки зрения целей проводимого исследования, свойства (параметры) объекта, а несущественными свойствами пренебрегает.

Формальная модель. На втором этапе создается формальная модель, т.е. описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка. В такой модели с помощью формул, уравнений, неравенств и т.д. фиксируются формальные соотношения между исходными и искомыми величинами, а также накладываются ограничения на допустимые значения этих величин. Однако далеко не всегда удается найти формулы, явно выражающие искомые величины через исходные. В таких случаях используются приближенные математические методы, позволяющие получать результаты с заданной точностью.

Компьютерная модель. На третьем этапе необходимо формализованную информационную модель преобразовать в компьютерную модель, т. е. выразить ее на понятном для компьютера языке. Существуют два пути решения этой задачи:

- создание проекта на одном из языков программирования;

- построение компьютерной модели с использованием некоторого приложения, например электронных таблиц.

В процессе создания компьютерной модели полезно разработать удобный графический интерфейс, который позволит визуализировать формальную модель, а также реализовать интерактивный диалог человека с компьютером на этапе исследования модели.

Компьютерный эксперимент. Четвертый этап исследования информационной модели состоит в проведении компьютерного эксперимента. Если компьютерная модель исследуется в приложении, например в электронных таблицах, можно провести сортировку или поиск данных, построить диаграмму или график и т. д.

Анализ полученных результатов и корректировка исследуемой модели. Пятый этап представляет собой анализ полученных результатов и корректировку исследуемой модели. В случае отличия результатов, полученных при исследовании информационной модели, от измеренных параметров реальных объектов можно сделать вывод, что на предыдущих этапах построения модели были допущены ошибки или неточности. Например, при построении описательной качественной модели могут быть неправильно отобраны существенные свойства объектов, в процессе формализации могут быть допущены ошибки в формулах и т. д. В таких случаях необходимо провести корректировку модели, причем уточнение модели может проводиться многократно, пока анализ результатов не покажет их соответствие изучаемому объекту.

Визуализация формальных моделей. В процессе исследования формальных моделей часто производится их визуализация. Для визуализации алгоритмов используются блок-схемы, пространственных соотношений параметров объектов – чертежи, моделей электрических цепей – электрические схемы. При визуализации формальных моделей с помощью анимации может отображаться динамика процесса, производиться построение графиков изменения величин и т. д.

В настоящее время широкое распространение получили компьютерные интерактивные визуальные модели. В таких моделях исследователь может менять начальные условия и параметры протекания процессов и наблюдать изменения в поведении модели.