|
Актуальность
Процессы моделирования физических
явлений всегда были и будут актуальными. С появлением всё более мощных
вычислительных ресурсов человечеству открываются возможности по моделированию
сложнейших процессов, связанных как с деятельностью человека, так и с
природными явлениями.
Важнейшую роль компьютерное
моделирование играет и в производственных задачах железнодорожного транспорта.
Различные процессы, связанные с электротехникой очень удобно промоделировать с
использованием современных вычислительных средств. Это даёт возможность оценить
как сам процесс в комплексе, так и отдельные его характеристики. Например, с
помощью моделирования можно с допустимой долей погрешности подобрать взаимодействующие
параметры силы, действующей на два заряженных тела, находящихся в средах с
различной диэлектрической проницательностью. Или определить силу, действующую на каждый из двух проводников, если заданы
силы токов, протекающих по проводникам, расстояние между ними и длина
(одинаковая) участков проводников, на которой необходимо определить силу
взаимодействия. Использование программы моделирования предоставляет
неоспоримую экономическую выгоду для производства, так как благодаря
вычислительной мощности современных компьютеров моделирование происходит
гораздо быстрее во времени, чем реальные процессы. Кроме того, используя
современные программные средства визуализации, предоставляет возможность получить
очень наглядное представление результатов моделирования физических процессов в
виде различных диаграмм и графиков.
Учитывая актуальность и
востребованность данной темы, был разработан проект по моделированию «Исследование
физических моделей». В масштабах проекта реализована программа, отражающая
результаты через среду Microsoft Excel.
Объект исследования
– физическая модель.
Предмет
исследования – взаимодействие двух заряженных тел в средах с
различной диэлектрической проницательностью.
Цель – 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.
Гипотеза
исследования
Взаимодействие двух заряженных тел будет
осуществляться с более большей силой, если расстояние между телами будет
минимальным, тела имеют более больший электрический заряд и эти тела будут
находиться в среде с более большей диэлектрической проницательностью.
Основные задачи исследования:
-
обобщить
знания фундаментальных понятий физики:
физическая система, физическая величина, физический закон, состояние физической
системы, взаимодействие, физическое явление, идеальные объекты и идеальные
процессы, физическая модель и др.;
-
систематизировать
знания из области физики по решению задач, которые требуют не только знания
физических законов, методического подхода и анализа, но и кроме общих методов
решения специфические подходы к решению задач, связанные с особенностями
физических явлений в исследуемой области;
-
в
процессе решения задачи затронуть теоретические вопросы, так как решение задачи любого уровня сложности всегда
приводит к теоретическим обобщениям;
-
овладеть
методом научного познания;
-
выработать
уменье не только формулировать законы физики, но и применять их в конкретных
случаях при решении профессионально-ориентированных задач;
-
изучить
основы работы с электронными таблицами Excel, а также технологии проведения
расчетов по физике с помощью процессора электронных таблиц Microsoft Office.
-
систематизировать
знания из области физики и информатики;
-
разработать
презентацию по исследуемой теме.
Методы исследования - анализ литературы по исследуемой
теме, нормативно-правовой документации, анализ документов, архивов и т.п.
Работа состоит из введения,
теоретической части, практической части, заключения, используемых источников и
приложения.
Практическая часть исследовательской
работы состоит из задачи, которая выполнялась после изучения теоретического
материала. Выполняя практическую часть исследовательской работы, соблюдались
следующие требования:
-
расчетный
файл содержит пять листов, каждый из которых имеет название Задача, Теоретические,
подстановочные и расчетные формулы, Основная формула зависимости, Эксперимент
1, Эксперимент 2;
-
каждый
лист представляет собой законченный расчет, начиная с ввода исходных данных и
заканчивая отображением итоговых значений, т.е. исходные данные сопровождаются
комментарием, а конечный результат кроме числового значения содержит ссылку на
расчетную формулу.
Рабочие листы оформлены в соответствии со следующим правилом
– все элементы рабочего листа видны пользователю. На всех рабочих листах первые
строки выделены под информационные ячейки. В этих ячейках указывается
наименование расчета. Указывается наименование фрагмента (этапа) расчета, если
расчет выполняется на нескольких листах, а также другие дополнительные
сведения.
Там, где необходимо, рядом с ячейками указаны обозначения
соответствующих переменных.
|