Научный форум dxdy. Моделирование физических процессов Программа для моделирования физических экспериментов
Physion - это бесплатная программа для двумерного моделирования процессов механики и физики, идеально подходящая для образовательных целей.
Используя инструменты имеющиеся в программе, вы можете создавать различные сцены с физическими объектами с демонстрацией их работы. Например, вы можете создать физические тела в виде кругов, прямоугольников, многоугольников, шестерен, цепей, канатов, воздушных шаров и других объектов. Вы также можете соединять эти элементы с помощью пружин, шкивов, шарниров, гвоздей и др. Таким образом, вы можете создавать различные сцены / сценарии, которые легко варьируются от простых образовательных экспериментов до комплексных структур и сложных механизмов.
В программе имеется много фоновых рисунков, текстур и разных предметов (можно легко добавить свои - .jpg,.gif,.png).
Все предметы "оживают", после нажатия кнопки Старт/Пауза - под действием веса тела падают, воздушные шары взмывают вверх, маятники начинают раскачиваться, колеса вращаться, машины едут и т.д. Параметры движения / падения, смена цвета после воздействия и пр. задаются.
После нажатия кнопки Выбрать / Переместить вы можете мышкой воздействовать на предметы (подбрасывать, перетаскивать, ...).
Вы также можете воздействовать / изменять имеющиеся в программе демонстрационные материалы и, даже сохранить свои изменения (лучше Сохранить как... и переименовать, оставляя оригинал без изменений). Для быстрейшего освоения и обучения лучше просмотреть помощь в виде он-лайн видео учебников: Главное меню -> Помощь -> Documentation -> Videos. Все очень наглядно и понятно. На данный момент присутствуют следующие видеоучебники:
- Общее использование - General Usage Tutorial
- Движок программы - Engine Tutorial
- Простой автомобиль - Simple Car Tutorial
- Спутник - Satellite Tutorial
- Лестница Уолкера - Stair Walker Tutorial
- Сценарии событий - Scripting on Events Tutorial
- Логические операции - Boolean Operations Tutorial
Physion также поддерживает сценарии с JavaScript. Это означает, что пользователи могут писать свои собственные скрипты и выполнять их через сценарии Physion"s. Большинство действий, которые выполненяются с помощью пользовательского графического интерфейса, эквивалентны командам JavaScript. Таким образом Physion также может выступать в качестве веселой и дружественной платформы для введения в основные концепции программирования.
Наконец, Physion может быть особенно будет полезна для разработчиков игр, так как они могут использовать его как простой редактор уровней для их игровых платформ.
Выбор языка: Главное меню -> View -> Dock Widgets -> Settings -> Gentral -> Language
Требования: Java (требований на версию не выдвинуто)
Год выхода: May 29, 2011
ОС: Windows XP/Vista/7
Язык интерфейса: мульти / русский
Сайт разработчика.
Но пока не затрагивали одну из самых интересных и важных тем - испытания спроектированных устройств, как виртуальные, так и реальные.
Выдержит ли корпус удар в трех плоскостях? Деформируется при экстремальных температурах? Хорошо ли продумана внутренняя система охлаждения электроники? Ответить на эти вопросы можно двумя способами. Первый: провести испытания готового устройства (прототипа) в реальной жизни и по результатам отправить его на доработку. Второй: провести виртуальное моделирование физических процессов и скорректировать проблемные места на этапе разработки. Это гораздо быстрее и эффективнее, так можно получить рабочие прототипы уже на первой итерации. Давайте рассмотрим оба варианта на реальных проектах…
1. Проверка надёжности крепления корпуса
Начнем с устройства для отправки сигнала SOS, которое встраивается в салон автомобиля. По условиям технического задания оно должно крепиться на защелках, использовать винты запрещено.Рис. 1. SOS-устройство в салоне авто (лицевая сторона)
В процессе разработки решено смоделировать столкновение транспортного средства с преградой. Цель - сохранить работоспособность устройства после аварии, и обезопасить пассажиров (ведь они не хотят получить травму из-за того, что устройство выскочило из крепления).
Вот так устройство выглядит с внутренней стороны приборной панели авто:
Рис. 2. Корпус SOS-устройства (внутренняя сторона)
Что же произойдет при столкновении? Используется довольно мощное крепление, посмотрите на защелки. Нужно ли моделировать?
Расчет решено сделать в 2 этапа, чтобы учесть усилие прижима защелок:
- Вставка устройства в панель в салоне автомобиля.
- Столкновение.
Рис 3. Моделирование процесса защелкивания (снаружи)
Рис 4. Моделирование процесса защелкивания (в разрезе)
Из анимации видно, что защелка сначала проходит сквозь деталь. Такую хитрость можно и даже нужно делать при упрощении задачи. В нашем расчете контакт деталей был включен позже.
Рис. 5. Вылет устройства из приборной панели в результате ДТП
После таких результатов на изделие уже смотришь совсем другим взглядом. Обратите внимание, какой образован рычаг в конструкции.
На этом проекте всё уже было готово к производству прототипов. Поджимали сроки. Никто не ожидал таких результатов. По итогам моделирования мы вовремя приостановили производство прототипов. На одну итерацию стало меньше, сэкономлены деньги заказчика.
Мы внесли изменения в конструкцию, в результате которых вылет устройства стал значительно меньше за счет подбора новых компонентов на плате. Также было скорректировано крепление нижней части устройства.
Ещё один пример моделирования на этом проекте - расчеты на дефекты литья пластмассы (литьё под давлением). Они позволили подобрать оптимальные материалы и сделать детали более технологичными. В результате был получен отчет о возможных утяжинах при запуске изделия в серийное производство. Также проведен расчет на остаточные напряжения в отливке.
Такие дефекты чаще всего возникают из-за неравномерного охлаждения отливки, и зависят от материала изделия. В дальнейшем они могут привести к появлению трещин и полному разрушению корпуса. Вы могли сталкиваться с таким явлением, если наблюдали, как пластиковое изделие начинает трескаться через определенное время.
2. Пластиковые корпусы: дефекты отливки
А теперь давайте перейдем к следующему проекту. Ниже представлена фотография элемента пластикового корпуса, который производится серийно.
Рис. 6
А это - результаты моделирования его отливки (с лицевой стороны изделия проблем не видно):
Рис. 7
Скорее всего, вы уже видели подобные дефекты на пластике. В данном случае он расположен только на внутренней стороне, но все же заказчик должен знать об этих дефектах. Вы наверняка заметили, что известные бренды не допускают подобных проблем в своих продуктах.
Как видите, результаты моделирования не совпадают на все 100 процентов с реальностью, но общая картина все-таки схожа. В серийном производстве одна отливка может отличаться от другой, это нормальное явление.
Некоторые изделия могут оказаться с дефектом по вине изготовителя. С помощью САЕ-системы можно дать рекомендации производителю и так уменьшить количество итераций с его стороны. Именно так мы и поступили в данном проекте, в результате проблема была решена в короткий срок. И изделие стало выпускаться серийно без видимых дефектов не только снаружи, но изнутри тоже.
Ещё один пример. На рисунке ниже показана анимация заливки изделия. В расчете учитывалась литниковая система, система охлаждения пресс-формы ну и сама пресс-форма:
Рис. 8
Дефект отливки выделен красным цветом:
Рис. 9
Этот дефект чётко виден и на фотографии:
Рис. 10
3. Краш-тесты электроники
Испытания на прочность - популярная тема в обзорах планшетов и смартфонов. Часто на форумах обсуждают, будет ли работать устройство после случайного падения.Мы тоже проводим такие тесты в процессе разработки потребительской электроники. Возьмём в качестве примера шлюз Bluetooth:
Рис. 11
При падении с высоты 1,2 метра устройство должно быть в первозданном состоянии, это было одно из требований заказчика. В техническом задании были отмечены возможные проблемные места, в которых устройство могло сломаться. Мы провели 7 расчетов и получили положительные результаты. На рисунке ниже показан один из результатов расчетов:
Рис. 12
После изготовления прототипов мы ещё раз провели испытания, на этот раз - падение устройства в реальной жизни. Результаты - снова положительные.
Стоит учитывать, что фрезерованные прототипы по физическим характеристикам немного отличаются от серийных корпусов, которые производятся методом отливки - при фрезеровке в изделии остаются остаточные напряжения. Однако и в этом случае лучше произвести испытания.
После анализа полученных прототипов было принято решение немного усилить корпус, добавив в конструкцию ребра. После моделирования эффекта нажатия пальцем на корпус жесткость устройства должна была увеличиться приблизительно на 30 процентов:
Рис. 13
Вторым этапом стал заказ новых прототипов.
После испытаний на устойчивость к падению устройство, тем не менее, стало ломаться, чего никто не ожидал:
Рис. 14
Такой вот ценный опыт. Хорошо, что корпус еще не был запущен в серийное производство.
Решено провести повторное моделирование и сравнить результаты с практикой. И действительно, программа показала это новое проблемное место:
Рис. 15
Решено убрать отдельные ребра. После очередного моделирования получены положительные результаты.
Вывод - при любом изменении конструкции нужно обязательно делать повторные расчеты, а компьютерное моделирование физических процессов помогает сэкономить время и деньги при разработке электронике. Уж лучше проверять корпус на прочность в системах инженерного анализа, а не в реальной жизни.
[?!] Вопросы и комментарии приветствуются. На них будет отвечать наш инженер-конструктор Максим Кендысь, эксперт по моделированию изделий из пластмассы и металла в системах инженерного анализа (CAE).
Algodoo - программа-конструктор для симуляции/анимации механических движений объектов двухмерного физического мира. Пользователю доступны инструменты для создания объектов любой формы, для задания им физических и кинетических параметров, для управления операциями над объектами как в статике, так и в динамике. С помощью этой программы можно создавать интерактивные уроки по физике, игры, симуляторы механических устройств... и просто с любопытством наблюдать за поведением объектов в зависимости от внешних воздействий. Для продвинутых авторов сцен есть возможность обогатить функционал с помощью скриптов.
Создание объектов
ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ РИСОВАНИЯ
Sketch Tool - Карандаш - позиционируется как универсальный инструмент для рисования, заменяющий другие. На самом деле, в этом утверждении есть некоторое лукавство, т.к. для каждого типа геометрии лучше выбирать свой наиболее подходящий инструмент, а их несколько. Да, Карандашом можно нарисовать любую линию и любой контур, но будет ли это красиво, например круг? Разработчики предусмотрели для Карандаша рисования прямых линий - с зажатой клавишей Shift . Карандаш всегда рисует замкнутые контур, даже если он не был замкнут пользователем.Knife - Нож - служит для вырезания участка из другой фигуры. После работы Ножом вырезанный участок сразу не пропадает, надо его выделить и удалить клавишей Del .
Brush - Кисть - работает аналогично Карандашу, но в отличие от Карандаша ей можно регулировать толщину линии. Также в отличие от Карандаша Кисть не рисует замкнутые контуры.
Eraser - Стерка - аналогична Ножу, но имеет регулируемую толщину.
Polygon - Полигоны - большой разница с Карандашом не заметил. Ну еще можно этим инструментом объект выделить, повращать (с зажатой ПКМ), поперетаскивать (с жажатой ЛКМ).
Gear - Шестеренка - рисование зубчатых кругов. Красивые и функциональные фигуры получаются. Можно перед рисование настроить размер зубцов и от этого будет зависеть их количество. Возможны внешние и внутренние шестеренки.
Box - Прямоугольник - рисовние прямоугольников. В этом простом инструменте один параметр Select by incircling , отметка которого позволяет этому инструменту также выделять объекты при обводке нескольких объектов.
Circle - Круг - прост и понятен как голый круг.
Plane - Грань - создание бесконечных полов, стен, потолков с целью, чтобы объекты в раже своей динамики не выезжали, не вылетали и не проваливались в никуда.
ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ И СКРЕПЛЕНИЯ
Chain - Цепь - служит для соединения объектов цепью или веревкой, прочность и размер звеньев которых настраиваются.Spring - Пружина - после сединения двух объектов пружиной по ПКМ (правая клавиша мыши) на пружине можно вызвать контекстное меню пружины и отрегулировать ее длину, а также параметры жесткости и затухания.
Fixate - Фиксатор - просто сделать объект или объекты под этим маркером неподвижными во время анимации сцены.
Axle - Ось - для скрепления двух объектов осью, на которой объект будет вращаться. Потом эту ось можно преобразовать в моторчик и задать ему направление движения, в том числе с помощью горячих клавиш зрителя.
Создание уникального объекта
Если вы уже наигрались с арсеналом встроенных инструментов рисования объектов, то вам захочется иметь объект с нестандартной геометрией и текстурой. Это возможно и несложно:
- Сначала надо подготовить в графическом редакторе нужную фигуру и сохранить ее в виде PNG файла с прозрачным фоном.
- Затем уже в Algodoo загрузить эту фигуру на сцену:
- - Нарисовать любой замкнутый контур, например, круг;
- - Выделить его и нажать кнопку справа вверху;
- - Нажать кнопку в открывшемся окне настройки интерфейса фигуры;
- - Откроется менеджер файлов (не ахти какой удобный) - в нем надо выбрать на диске нужный PNG файл.
- Этим файлом будет залит наш круг;
- В окне настройки интерфейса фигуры нажать кнопку .
Ву-а-ля, дело сделано. Правда, не до конца и с оговорками, если дело касается фигуры, состоящей из отдельных кусков. В этом случае, во-первых, надо объедить фигуры в группу - с помощью ПКМ вызвать контекстное меню и выбрать Selection > Group . Теперь в статике вы сможете таскать и трансформировать фигуру как единое целое. Но стоит вам запустить анимацию, как фигура упадет и рассыпется на составные куски. Как этого избежать я еще не нашел, т.к. увлекся программой совсем недавно.
Еще одна заметка по текстуре. Её внутри фигуры можно передвигать, вращать, масштабировать - для этого существует специальный инструмент , который хорошо слушается мыши:
- Передвигать - с нажатой ЛКМ;
- Вращать - с нажатой ПКМ.
- Мастабировать - колёсиком мыши.
Сцена и ее анимация
После того, как объекты нарисованы, расставлены по своим местам, снабжены моторчиками, пружинами... осталось нажать на кнопку внизу на панельке управления сценой и всё придет в движение (при правильном планировании). На самом деле для отладки эту кнопку (которую заменяет клавиша [Пробел]) вы будете нажимать постоянно и на ранних этапах. Что еще можно сказать относительно сцены:
- передвигать сцену - нажать кнопку на нижней панельке и с зажатой ЛКМ передвигать;
- изменять масштаб - крутить колесико мыши с зажатой клавишей Crtl или кнопкой на нижней панельке;
- регулировать скорость анимации - при нажатии кнопки над ней появляется слайдер для этого;
- включать/открючать гравитацию - кнопкой на панельке;
- регулировать направление и силу ветра - кнопкой на панельке;
- показывать вспомогательную сетку, которая может быть полезной в статичном положении сцены для более точного позиционирования объектов - для этого используйте кнопку на нижней панельке - одиночный клик включает сетку, а двойной клик показывает окно настройки параметров сетки.
- отменить действия - стандартные кнопки на панельке.
Англо-русский словарик физических терминов
Angle - угол
Area - площадь
Attraction - притяжение (объектов между собой)
Collision - столкновение (в практике программы принадлежность объектов к тем или иным слоям, Collision Layer, влияет на то, какие объекты должны между собой сталкиваться, а какие нет)
Density - плотность
Energy - энергия
Force - сила
Freeze - заморозить
Friction - трение
Gravity - гравитация (притяжение Земли)
Immortal - бессмертный (свойство объекта, благодаря которому его не может убить Killer)
Killer - убийца (свойство объекта, благодаря которому он уничтожает все не Immortal объекты, к которым прикасается)
Liquify - жидкость (любую фигуру можно превратить в жидкость)
Mass - масса
Mirror - зеркало
Momentum - импульс, количество движения
Plot - график изменения во времени тех или иных физических характеристик объекта
Refractive index - коэффициент преломления
Restitution - восстановление (в практике программы это "резиновость", которая влияет на отскок объекта после соударения с препятствием)
Speed - скорость
Spongify - придуманный авторами программы тип объекта, по физическим свойствам схожий с губкой или плюшевой игрушкой
Strength - прочность
Velocity - скорость
Элективный курс рассчитан на изучение в 10 -11 классах естественно - математического, физико - математического, технологического профилей обучения. Одной из главных задач профильного обучения в средней общеобразовательной школе является ориентация выпускника на выбор профессии для успешной социализации в обществе и активной адаптации на рынке труда. Содержание программы нацелено на закрепление понятий, законов, положений, теорий по основным разделам физики: механика, молекулярно - кинетическая теория, электродинамика и формирование умений применять полученные знания в практической деятельности, в частности - использовать компьютерные технологии.
Использование компьютерного моделирования физических процессов дает возможность сформировать умения выполнять исследования с помощью компьютера, а также получить представление о возможностях и границах применимости компьютерного эксперимента.
Элективный курс: "Моделирование физических процессов на ЭВМ" имеет прикладную направленность.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Муниципальное общеобразовательное учреждение
Средняя общеобразовательная школа №1
«Утверждаю»
Директор школы ________/ Дамашева А.А./ Приказ № 92/1 от 05.10.20..г.
Рассмотрено на заседании МО: __________
Руководитель МО:_________ /Попова Г.Н./
Рассмотрено на заседании Методсовета
03.10.20..г.
Руководитель: _________ /Туленкова А.Г.. /
Программа
элективного курса
«Моделирование физических процессов на ЭВМ».
10 -11 класс.
Составитель: Фаттахова З.Х.,
Учитель физики,
Г. Советский
20…г.
Пояснительная записка.
Элективный курс рассчитан на изучение в 10 -11 классах естественно - математического, физико - математического, технологического профилей обучения. Одной из главных задач профильного обучения в средней общеобразовательной школе является ориентация выпускника на выбор профессии для успешной социализации в обществе и активной адаптации на рынке труда. Содержание программы нацелено на закрепление понятий, законов, положений, теорий по основным разделам физики: механика, молекулярно - кинетическая теория, электродинамика и формирование умений применять полученные знания в практической деятельности, в частности - использовать компьютерные технологии.
Использование компьютерного моделирования физических процессов дает возможность сформировать умения выполнять исследования с помощью компьютера, а также получить представление о возможностях и границах применимости компьютерного эксперимента.
Элективный курс: "Моделирование физических процессов на ЭВМ" имеет прикладную направленность.
Целью курса:
Знакомство на практике с основными путями и методами применения знаний на практике;
Внутрипрофильная специализация в естественно - математическом, физико-математическом и технологическом профилях обучения;
Предоставление учащимся возможности удовлетворить индивидуальный интерес к изучению практических положений физики в процессе познавательной деятельности при проведении экспериментов и исследований физических процессов на ЭВМ.
Основные задачи:
Оказать помощь ученику в профессиональном самоопределении;
Развить интерес к физике и информатике;
Формировать навыки в решении задач и их моделировании на компьютере;
Познакомить на практике с такими видами деятельности, которые являются ведущими во многих инженерных технических профессиях, связанных с практическим применением физики и информационных технологий.
Формировать умения применять получение знания к решению задач, выполнять эксперименты на компьютере, обрабатывать результаты исследований, моделировать физические процессы на ЭВМ, работать с научной и методической литературой.
Учащиеся должны уметь:
Выполнять определенные программой исследования с использованием компьютерных моделей;
Решать физические задачи, строить таблицы, диаграммы;
Работать со средствами информации (осуществлять поиск и отбор информации, конспектировать, осуществлять ее реферирование);
Оформлять полученные результаты;
Моделировать физические процессы на ЭВМ и осуществлять их исследование.
Методы и организационные формы обучения:
При проведении занятий используются такие формы занятий, как вводные лекции, практические занятия по решению задач, самостоятельная работа учащихся (коллективная, групповая, индивидуальная), консультации.
При выполнении работ с компьютерными моделями организуется исследовательская деятельность по экспериментальному установлению зависимостей между величинами. В зависимости от уровня владения учащимися исследовательским методом, уровень самостоятельности при его осуществлении и характер помощи со стороны учителя могут быть различными.
Помимо исследовательского метода целесообразно использовать частично- поисковый метод, в отдельных случаях информационно-иллюстративный. Последний метод используется, когда у учащихся отсутствует база, позволяющая использовать продуктивные методы
Материал, составляющий содержание элективного курса, соответствует государственному
образовательному стандарту физического образования на профильном уровне, в связи, с чем не столько расширяет круг предметных знаний учащихся, сколько углубляет их за счет усиления внепредметных и методологических компонентов содержания.
Средства обучения :
Основные средства обучения перечислены в программе курса. Однако особого обсуждения заслуживает вопрос применения компьютеров на занятиях элективного курса. Применение персональных компьютеров возможно в нескольких направлениях:
Применение компьютерных обучающих программ для моделирования физических процессов;
Поиск информации в Интернет;
Применение компьютеризированных комплексов.
Применение компьютеров как средства представления информации.
На сегодняшний день достаточно велико число компьютерных обучающих программ по физике. Среди них есть как отечественные, так и зарубежные, представляющие учителю и ученику различные возможности. Хорошими можно считать программы, позволяющие не только наблюдать за ходом эксперимента, но и изменять те или иные параметры
(например: "Открытая физика", "Живая физика").
Продолжительность курса 34 часа (17 часов - физики, 17 часов - информатики).
Учебно - тематическое планирование
Кол-во часов | Формы работы | Формы контроля |
||||
Всего | Физика | ИВТ | ||||
Задача № 26, 27, 45. А. П. Рымкевич. Сб. задач по физике. MS Excel. | Беседа, работа с персональным компьютером. | Оценка построенных графиков. |
||||
Решение графических задач. Задача № 56, 57, 65, 72. | Индивидуальная работа с ПК. | Оценка выполнения практических заданий . |
||||
Задача № 77, 83(ПРГ). | Урок - практикум | Оценка созданной модели |
||||
Задача № 230, 235, 236. Н. Угринович. Информатика и информационные технологии. | Индивидуальная работа с ПК. | Оценка созданной модели |
||||
И. Семакин. Задачник – практикум. Стр. 155 | Индивидуальная работа с ПК | Оценка созданной модели |
||||
И. Семакин. Задачник – практикум Стр. 167. | Беседа, работа с ПК. | |||||
Задача № 366. | Индивидуальная работа с ПК | Оценка созданной модели |
||||
Задача № 394, 397, 399. А. П. Рымкевич. | Беседа, работа с ПК | Оценка выполнения практического задания |
||||
Задача № 673, 674. А. П. Рымкевич. | Беседа, работа с ПК. | Оценка созданной модели |
||||
Моделирование колебаний математического маятника. Изучение графика гармонических колебаний. Задача № 422, 417, 418, 428. | Индивидуальная работа с ПК. | Оценка созданной модели |
||||
Экспотенциальная запись числа при решении задач молекулярной физики. Задача № 486, 479. | Беседа, работа с ПК. | Оценка построенных графиков. |
||||
Задача № 538, 539. | Индивидуальная работа с ПК | Оценка построенных графиков |
||||
И. Семакин. Задачник-практикум Том 2. Стр 178. | Индивидуальная работа с ПК | Оценка построенных графиков. |
||||
Изучение электрических цепей с помощью учебной программы «Открытая физика» Правила Кирхгофа для разветвлённых цепей. В. А. Балаш. Задачи по физике и методы их решения. Стр. 290. | Беседа, работа с ПК | Оценка выполнения практического задания. |
||||
Задача № 844, 845. | Индивидуальная работа с ПК. | Оценка созданной модели. |
||||
(Полусумматор, триггер). | Индивидуальная работа с ПК. | Оценка созданной модели. |
||||
Презентация самостоятельно созданных моделей физических процессов. |
Моделирование на ЭВМ | Кол. - во часов |
|||
Прямолинейное равномерное движение. Построение и чтение графиков скорости и перемещения. | Законы равномерного движения | Построение графика равномерного движения | ||
Прямолинейное равноускоренное движение. Решение графических задач. | Законы равноускоренного движения | Вставка рисунка. Построение. | ||
Определение величины ускорения, перемещения и скорости при равнопеременном движении. | Равнопеременное движение | Построение модели движения | ||
Моделирование физических процессов. Модель «Движения тела, брошенного под углом к горизонту» в электронных таблицах. | Сложение движения.Расчет параметров. | Попади в цель. Исследование модели | ||
Исследование физических моделей. Модель движения небесных тел и планет. Вычисление высоты стационарной орбиты спутника Земли. | Формулы движения по окружности | Модель движения планет. | ||
Закон сохранения импульса и его применение для вычисления скорости движения ракеты. | Вывод формулы закона сохранения импульса. | График движения ракеты. | ||
Модель школьного опыта с «мёртвой петлёй». Программирование в среде Турбо – Паскаль. | Закон сохранения энергии. | График движения самолета. | ||
Определение КПД простого механизма с использованием компьютерного эксперимента. | Теория механизмов. Сложение сил. | Компьтерный эксперимент. | ||
Модель управления процессом. Значение обратной связи. Двигатель внутреннего сгорания. | Автоколебания. | Модель часового механизма. | ||
Модель управления процессом. Значение обратной связи. Двигатель внутреннего сгорания. | Уравнение колебаний. | График колебаний. | ||
Экспотенциальная запись числа при решении задач молекулярной физики | Молекулярно - кинетическая теория | Модель массы и размеров молекул. | ||
Построение графиков изопроцессов в среде автоматизации вычислений MathCad. | Газовые законы. | Цикл Карно. | ||
Графическое изображение электрических и магнитных полей. | Электродинамика. Электрическое и магнитное поле. | Силовые линии. | ||
Изучение электрических цепей с помощью учебной программы «Открытая физика». | Закон Ома.Закон Кирхгофа. | Модель действующей электрической цепи. | ||
Моделирование движения заряженной частицы в электрическом и магнитном поле. | Движение электронов в электро - лучевой трубе. | Исследование движения. | ||
Моделирование логических элементов ЭВМ с помощью электрических схем. (Полусумматор, триггер). | Логические схемы. | Моделиролвание схем. | ||
Презентация собственных разработок. |
Литература:
- Информатика. Задачник – практикум. Том 2./ Под ред. Семакина И.Г., Хеннера Е.К. - М.: "Лаборатория". 2001.
- Балаш В.А. Задачи по физике и методы их решения. Пособие для учителя. - М.: "Просвещение", 1983.
- Самоучитель. Турбо Паскаль "7,0". Москва - Санкт Петербург - Нижний Новгород - Ростов на Дону - Екатеринбург - Самара - Киев - Харьков - Минск. 2003.
- Рымкевич А.Г. Сборник задач по физике.9 -11 классы. - М.: "Дрофа",2000.
- Могилев А.В., Пак Н.И. Информатика. / Поб ред.Хеннера Е.К. - М.: "АСА Дема",1999.
- Таевский А.Ю. Самоучитель работы в М. Office, Word 27\ 2000 Ekcel 97|2000/, электронная почта. Киев, "А.С.К.", 2002.
- П. И. Совертков. Занимательное компьютерное моделирование в элементарной математике. Учебное пособие. - М.: "Гелиос АРВ", 2004.
- Н. Угринович. Информатика и информационные технологии. Учебник для 10 -11 кл./ Н.Д. Угринович, - М.: "Бином. Лаборатория знаний", 2003.
- Касьянов В.А. Физика. 10 класс. Учебник. - М.: "Дрофа", 2001.
Here is a list of Best Free Physics Simulation Software For Windows . These free Physics simulation games let you understand the basics of Physics theories, like Gravitation, Ohm’s law, Newton’s laws of motion , etc. All these Physics games are also suitable for kids. Some of these Physics games come with built-in simulation, with the help of which you can understand the effect of a change of a certain variable on a physical quantity.
You will also find a Physics simulation software in this list which is based on the Ohm’s law . On varying resistance and voltage in a circuit, it shows you the effect of changing these variables on electric current.
This list of free Physics simulation games also contain some games that will take you to the space adventure. With the help of simulations, you can view and understand the various phases of the moon and learn how these phases change with respect to the Earth’s movement. These games also provide the basic information about each planet and the only star in our Solar System, the Sun.
My favorite Physics Simulation software:
Magnetic Adventure and Physics for Kids are my favorite Physics simulation software in this list.
Magnetic Adventure : It is a real-time Physics game based on the Laws of Magnetism. It helps you learn the properties of a magnet. By playing this game, you can learn how a magnetic substance differs from a non-magnetic one. This interesting Physics game comes with a lot of exciting levels. Follow the rules of Magnetism in order to complete each level.
Physics For Kids : It is one of the best Physics games for kids. It comes with many interesting levels based on different theories of Physics. Some of these include: Force, Potential Energy and Kinetic Energy, Solar System, Inertia , etc.
Explore the list and give a try to these Physics games.
A Magnetic Adventure
A Magnetic Adventure is an interesting Physics simulation game for Windows. It is based on the laws of magnetism. In this game, you have to move an object with the help of a magnet and drop it at its destination point. This game is not so easy as it sounds, as there are several obstructions in each level. Tackle these obstructions by following the rules of Magnetism and complete a level. This free Physics simulation game comes with 50 interesting levels. As you move ahead in the game, you have to face more difficult obstructions.
This game is the introduction to properties of a magnet. By playing it, you can learn what a magnet is, how it works and what types of materials are attracted by a magnet.
How to play this Physics game:
In each level, a task will be given to you. Follow the properties of a magnet to solve each task. Move metallic items in the game with the help of a magnet. Place the magnet over a metallic object and move your mouse by holding its left click. The object starts moving along with the magnet. Release left click of mouse to drop that object. That’s all.
Awesome graphics and cool sound effects make this game more enjoyable and interesting. As you move ahead in the game, you will face more complicated Physics puzzles. Remember, a magnet can attract only metallic objects.
Features of A Magnetic Adventure:
- It lets you create more than one player profiles.
- It comes with an auto-save feature, which saves your game automatically on exit.
- A lot of challenging levels are a great time-pass.
- You can play it in full screen as well as on compact screen mode.
So, what are you waiting for? Install this free Physics game on your PC. A lot of Physics puzzles are waiting for you.
Home Page Download PagePhysics Sandbox Games
In this article, I have introduced you to a lot of Physics simulation games. Now, there is an entirely different class of Physics Simulation games, called, . These games let you create your own simulations and test them. You can check the link I posted earlier to check out a lot of Physics Sandbox games that you can use for Physics Simulation. My favorite from that list is Algodoo.
Algodoo is an interesting Physics simulation software in this segment. This is actually a Physics Sandbox game, which comes with 2D high definition graphics. It lets you learn Gravitational Forces, Friction, Elasticity, Density, Flow, Viscosity , and much more with fun. The best part of this freeware is that it lets you create your own Physics scenes and simulate them.
Let’s understand its interface. It comes with a number of tools to create Physics simulations:
- Plane Tool : With the help of this tool, you can draw a plane on the screen at any angle. It also displays the angle at which you turn a plane. This helps you create a slope or an inclined plane tilted at a certain angle.
- Move Tool : You can move any object in the scene by using this tool.
- Rotate Tool : It lets you rotate an object at a certain angle.
- Scale Tool : Used for changing dimensions of an object.
- Cut Tool : You can cut an object at any cross section with the help of this tool.
- Polygon Tool : Use this tool to draw closed shapes.
- Brush Tool : Brush tool is used to draw both open and closed shapes.
- Box Creation Tool : This tool is used to draw squares and rectangles.
- Circle Creation Tool : This tool is used to draw circles.
- Gear Tool : This tool is used for creating gears.
- Chain Tool : This tool creates a chain.
Several other tools are available in this freeware. Use all these tools to create good Physics animations and save them.
Draw multiple gears and join them so as to understand the mechanics. You can draw fulcrum, pulley, and many other animations. It all depends on your creativity.
This is a great Physics simulation software. Download it and enjoy.
Home Page Download PagePhysics for Kids
Physics for kids is very cool Physics game suitable for kids. This Windows 10 app comes with different levels based on different theories of Physics . As this game is developed for kids, it features only an introductory part of theories of Physics . Kids can learn different Physics laws by performing practicals. Lots of interesting levels are added to this Physics games for kids, which include: Energy, Force, Friction, Free Fall, Potential Energy and Kinetic Energy, Newton, Inertia, Solar System , etc. Out of these levels, some come with Physics games, while some feature simulation.
Each Physics game comes with cute animated characters. All the levels of this Physics game are very easy, so that kids can easily play them and understand the concept behind them. For example, Lever is a very interesting game, which teaches about the result of applying effort on a fulcrum. In this level, you have to simply drop a little penguin on the empty end of the fulcrum, which tosses the pig resting on the other end of the fulcrum in the air. If strong effort is applied, pig will be tossed higher in the air.
If I talk about simulations, Solar System is one of these. The Solar System simulation lets you learn the names of all 9 planets of our Solar System.
The best part of the game is that these levels come with explanations. Kids can read these explanations while playing the game in order to understand which laws of Physics imply that level.
Home Page Download PageBattery Resistor Circuit
Battery Resistor Circuit is a real time Physics simulation game. It comes with a simple electrical circuit with different electrical components, like ammeter, resistance, a temperature indicator, etc. It works on the Ohm’s law. You can vary voltage and resistance of the circuit to see its effect on the flow of current.
By varying the resistance and voltage of the circuit, you can analyze what is happening in the circuit. It also shows the direction of flow of electrons in the circuit and inside the battery. So, you can know about the flow of electrons inside and outside a battery. It also displays the number of electron counts and what is going on inside a battery during the flow of current. Moreover, there is an ammeter connected to the circuit. This ammeter shows the current readings of current with respect to change in voltage and resistance.
Solar System 3D Simulator
Solar System 3D Simulator is a free Physics simulation for Windows. This Physics simulation will take you to a real-time space adventure. Explore our solar system with this free Physics simulator. It displays an animation of 9 planets revolving around the only star of our Solar System, the Sun.
It is an educational software, which provides you the basic information of 9 planets of our Solar System. There is a button Planetary Information provided on the interface, clicking which opens a separate window containing basic information of all 9 planets. This information includes: Diameter, Orbital radius, Mass, Density, Temperature , etc. of each planet. Besides this, it also displays the number of moons of each planet.
It is a very basic Physics simulation game, which provides only a basic information, hence it is good for kindergarten kids. This free Physics simulation helps kids to learn the names of all 9 planets of our Solar System in correct chronological order.
General Features of this free Physics simulation:
- Zoom in and zoom out features are available in this free Physics simulation software.
- It lets you vary the revolution speed of planets.
- Orbits: You can view or hide orbits by clicking this button.
- View: This button simulates the 3D model in different angles.
Asynx Planetarium
Asynx Planetarium is another Physics simulation in this segment. Download this free Physics simulation on your PC and start a space adventure. Unlike Solar System 3D Simulator software in this list, this Physics simulation not only provides information about the Sun and its planets, but also comes with a good collection of Constellations. There are more than 90 Constellations in the software. Some of these include: Draco – the Dragon, Libra – the Scales, Leo – the Lion, Mensa – the Table Mountain, Musca – the Fly, Taurus – the Bull , etc. It also displays the phases of the moon in real time simulation with different Constellations.
It comes with control buttons, with the help of which you can start/stop the simulation, vary its speed, zoom in and zoom out of the Physics animation. It also comes with a sync button. Enabling sync feature, it simulates the phases of the moon with respect to the Solar System simulation. It also displays the phases of the moon in real time. Moreover, it also displays the Longitude, Latitude, and Astronomical Unit from the Sun for each planet. Apart from these features, you can view the simulation of Inner Planets and Outer planets.
Like Solar System 3D Simulator, it also provides you the basic information of each planet and the Sun, which includes: Planet name, altitude, distance from the Earth, distance from the Sun, gravity, temperature , etc.
This free Physics animation software is available in more than 5 languages. Some of these are English, French, German, Czech, Spanish, Russian, etc.
The International Astronomical Union declared Pluto as a Dwarf Planet in 2006, but this Physics simulation freeware has only 8 Planets.
Home Page Download PageChain Reaction
Chain Reaction is another free Physics game in this list. This is a Windows 10 Physics Simulation app that is based on the concept of chain reactions. There are more than 20 exciting levels, which comprise of a closed box in which there are freely moving atomic particles. Your aim is to carry chain reactions in this closed box by triggering a Red dot to complete a level. To start a chain reaction, just left click using mouse. As a chain reaction starts, these atomic particles start sticking on the Red dot, which results in fusion of atoms. This is termed as an Explosion in the game. Due to the fusion of atoms, the area near the Red dot starts increasing, which increases the rate of fusion.
To complete a level, you have to explode the given number of atoms. For each explosion, you will get some points.
Home Page Download PageHeart Box
Heart Box is another free Physics game for PC. This free Windows 10 app is based on the theory of Gravity. Everything on the Earth is attracted towards the Earth by its gravitational pull. Follow this theory of Gravity to clear all levels of the game.
How to play this free Physics simulation game:
Heart Box is very simple Physics game for Windows 10. There is a square box (named Heart Box here) provided in the game. Your aim is to take that box to the bucket provided in the game by creating a slope. Initially Heart Box is placed on a horizontal rod placed on two small square boxes. You have to cleave one of these boxes in order to create a slope, so Heart Box starts sliding. In this way, you have to make a path which guides Heart Box to destination point.
This Physics game comes with a lot of interesting levels. You have to complete the previous level to jump to the next one. But, if you want to play any random level, you have to purchase its full version, which comes with all levels unlocked.
NOTE : This is an Ad supported version.
Home Page Download PageStates Of Matter
States Of Matter is another Physics simulation software in this list. This software simulates states of matter and lets you know the effect of the change in temperature on different states of matter. Simulation is provided for all three states of matter. i.e. solid, liquid, and gas. You can study these three states of matter with real-time simulation. Download this Physics simulation freeware and observe what happens to atoms and molecules of different states of matter when you increase or decrease the temperature.
It features two types of simulations: One is Solid, Liquid, Gas , and other is Phase Changes . Both the simulations comprise of a closed vessel, a thermometer, and a temperature controller, but in the latter simulation, there are two other components, a pump and a pressure gauge.
Experiments are carried out on four different elements (Neon, Argon, Oxygen, and Water) in a closed vessel by varying temperature of the vessel. The thermometer displays the current temperature inside the vessel.
Phase Changes simulation of this freeware shows the pressure inside the vessel with respect to temperature. You can increase pressure by increasing the temperature of the vessel and vice-versa. If you want to vary pressure at a constant temperature, you can vary it by adding more molecules of an element with the help of a pump.
By changing the states of a particular element, you can observe the strength of covalent bonds among molecules and the effect of temperature on these covalent bonds.
Home Page Download PageMagnet and Compass
position:="" relative="" top:="" left:="">Magnet and Compass is another free Physics simulation software for PC. This is a very simple Physics simulation software, which teaches you about the electromagnetic fields of the Earth. It shows how the needle in a magnetic compass deflects and guides us in correct direction. You can vary the strength of the magnet field. A field meter is also provided in the software, with the help of which you can check the intensity of magnetic field at different points.
This free Physics simulation lets you learn the working principle of a magnetic compass.