В помощь студентам БНТУ - курсовые, рефераты, лабораторные !


1. Моделирование полей и вещества

Введение                                                                              

Реальные объекты и явления материального мира чрезвычайно сложны. Человеческое сознание не в состоянии охватить все свойства этих объектов и связи между ними. По этой причине в процессе описания и изучения реальных объектов человек вынужден упрощать их свойства, т. е. заменять реальные объекты их моделями. В широком смысле любой образ какого-либо объекта, в том числе и мысленный, называют моделью.

Моделированием называется целенаправленное исследование явлений, процессов или объектов путем построения и изучения их моделей.

В процессе моделирования изучаемый сложный объект - оригинал заменяется другим, более простым объектом - моделью. Любой метод научного исследования базируется, по существу, на идее моделирования.

При этом различают:

•     теоретические     методы,     для     которых     используются различного      рода      теоретические      (или      знаковые, абстрактные) модели;

•     экспериментальные    методы,    для    которых    используют предметные модели.

Предметное моделирование предполагает проведение реального физического эксперимента или построение макета, имитирующего реальный эксперимент. В ряде случаев предметное моделирование требует создания сложных и дорогостоящих установок, что не всегда оправдано или не всегда возможно. Более того, предметное моделирование не всегда позволяет изучить внутренние, скрытые от глаз наблюдателя свойства реальных систем.

На всем пути теоретического моделирования, начиная от выбора модели и интерпретации результатов, существует целая группа сложных проблем. Основные проблемы следующие:

1.   Создание    физической   модели    путем    идеализации содержания реальной задачи.

2.   Создание    математической    модели,    описывающей физическую модель.

3.   Исследование математической модели.

4.   Получение, интерпретация и проверка результатов.

1. Физические модели

Физика как наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира, также базируется на моделях объектов материального мира. Эти модели характеризуются определенными понятиями: пространство, время, система отсчета, масса, скорость, импульс, электрическое или магнитное поле, температура, влажность и другие.

Указанные физические понятия называют физическими величинами или физическими параметрами.

Физическая величина — свойство, общее в качественном отношении для множества объектов, но индивидуальное в количественном для каждого из них.

При построении физической модели необходимо в системе материальных объектов выделить и "идеализировать" физические тела, поля, условия движения, взаимодействия, ввести физические величины, характеризующие свойства объектов, сформулировать физические законы, описывающие связь между этими понятиями и взаимодействия между материальными объектами.

При построении физических моделей можно выделить три этапа.

Этап 1. Моделирование полей и вещества. Например:

•    рассматриваемый       объект      представляет      собой материальную точку;

•   рассматриваемое тело является абсолютно твердым;

•   рассматриваемое тело является абсолютно упругим;

•   электрическое поле, в котором расположены тела, является постоянным и однородным;

•   жидкость, текущая в трубе является несжимаемой и не имеет вязкости;

•    газ в данном объеме является идеальным.

Этап 2. Моделирование условий движения и взаимодействий в рамках выбранных моделей поля и вещества. Например:

•     движение происходит в инерциальной системе отсчета;

•     удар является абсолютно упругим;

•     тело движется при условиях, когда трение отсутствует;

•     сила трения не зависит от скорости;

•     материальная         точка         движется         прямолинейно, равноускоренно;

•     деформации тела являются линейными;

•     силы взаимодействия консервативны;

•     система взаимодействующих тел замкнута;

•     процесс расширения газа является адиабатическим;

•     электромагнитная       волна       является       плоской       и монохроматической.

Этап 3. Формулировка физических законов, описывающих состояние, движение и взаимодействие объектов входящих в рассматриваемую физическую систему. Например:

•     движение тела подчиняется второму закону Ньютона;

•     взаимодействие  материальных точек  подчиняется  закону Всемирного тяготения;

•     деформации тела подчиняются закону Гука;

•     сила, действующая на движущийся электрический заряд, описывается законом Лоренца.

Подобного рода теоретические модели, включающие в себя модели вещества, поля, закономерности и условия движения и взаимодействий, будем называть физическими моделями объекта или процесса.

 

@reg

@support17

Сейчас 331 гостей онлайн

@(c)

Copyright © 2009-2011 Support17.com
Любое использование материалов, опубликованных на support17,
разрешается только в случае указания гиперссылки на Support17.com

@s

Родоначальницей всех приборостроительных специальностей явилась кафедра «Приборы точной механики», которая была открыта в 1961 г. на машиностроительном факультете.
В 1976 г. был организован оптико-механический факультет.