Новости сайта

СОЗДАНИЕ ВИРТУАЛЬНЫХ ИНТЕРАКТИВНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СВОБОДНЫХ, ЗАТУХАЮЩИХ И ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ МАЯТНИКОВ

 
 
Изображение пользователя Администратор Admin
СОЗДАНИЕ ВИРТУАЛЬНЫХ ИНТЕРАКТИВНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СВОБОДНЫХ, ЗАТУХАЮЩИХ И ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ МАЯТНИКОВ
от Администратор Admin - Суббота, 30 Сентябрь 2017, 22:09
 

СОЗДАНИЕ ВИРТУАЛЬНЫХ ИНТЕРАКТИВНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СВОБОДНЫХ, ЗАТУХАЮЩИХ И ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ МАЯТНИКОВ

№57-3, 25.12.2016

Физико-математические науки

  • УСТАНОВКА  
  • ВИРТУАЛЬНАЯ  
  • ЛАБОРАТОРИЯ  
  • МАЯТНИК  
  • КОЛЕБАНИЯ  
  • ЭКСПЕРИМЕНТ
Описанные в статье виртуальные интерактивные установки для моделирования свободных, затухающих и вынужденных колебаний предназначены для студентов физико-математических специальностей ВУЗов и имеет своей целью оптимизацию учебного процесса, создания условий для достижения необходимого уровня современного образования и разностороннего развития личности обучающихся, способствовать формированию профессиональной компетентности посредством совершенствования самостоятельной организации учебно-познавательной деятельности. Виртуальные интерактивные установки позволяют наблюдать изучаемые явления в режиме реального времени. Для разностороннего рассмотрения изучаемых явлений предусмотрены возможности изменения многочисленных параметров процессов.

Похожие материалы

В настоящее время перехода высшего профессионального образования на компетентностно-ориентированное обучение актуально разрабатывать методическое обеспечение учебного процесса, отвечающее требования формирования профессиональных компетенций студента. Информатизация образования предполагает разработку электронных учебных пособий, работа с которыми способствует формированию компетенций самостоятельной познавательной деятельности [1, 2].

Изучение курса физики невозможно без рассмотрения демонстраций и выполнения лабораторных работ, однако ряд физических явлений традиционным образом показать невозможно по ряду причин. В этом случае на помощь могут придти нетрадиционные методы, к которым относятся мультимедийные модели физических явлений и процессов [3]. Компьютерное моделирование позволяет получать наглядные динамические иллюстрации физических экспериментов, воспроизводить те детали протекающего процесса, которые часто ускользают от наблюдателя при наблюдении реального эксперимента [4, 5].

Природа колебаний и волн является разнообразной. Различают механические и электромагнитные колебания и волны. Но подход к изучению различных видов колебаний и волн является одинаковым, так как они описываются уравнениями одинакового вида. В качестве примера рассмотрим затухающие и вынужденные колебания, возникающие в механической системе. В реальных колебательных системах происходит диссипация энергии из-за действия силы трения. Если потери энергии не будут компенсироваться за счет внешних устройств, то колебания с течением времени будут затухать и через какое-то время прекратятся вообще. Одним из распространенных способов поддержания незатухающих колебаний является непрерывное воздействие на колеблющуюся систему периодической силы (вынуждающей силы).

 

Этапы разработки мультимедийных интерактивных установок: изучение существующих реальных лабораторных установок по разделу курса физики «Колебания и волны»; определение существенных характеристик моделей, присутствие которых в виртуальной установке должно быть строго обязательным; составление математических моделей физических установок, определение переменных, отвечающих за характеристики модели; создание объектов интерактивных виртуальных лабораторных установок, разработка дизайна средствами компьютерной графики; создание динамической визуализации демонстраций, используя полученные результаты и язык программирования Action Script 2.0; разработка эргономичного, комфортного интерфейса пользователя [6].

Используя имеющееся в литературе аналитические решения уравнений колебаний, были созданы виртуальные интерактивные модели затухающих колебаний на основе математического маятника (рис. 1), пружинного маятника (рис. 2), крутильных колебаний (рис. 3) и вынужденных колебаний на основе пружинного маятника (рис. 4) и более десяти других.

Интерактивная установка «Математический маятник (затухающие колебания)» предназначена для изучения колебаний математического маятника, на который действует диссипативная сила трения. Установка предназначена для определения коэффициента затухания и добротности колебательной системы. В работе имеется возможность изменения коэффициента сопротивления среды и длины математического маятника.

Виртуальная установка моделирующая затухающие механические колебания математического маятникаРисунок 1. Виртуальная установка моделирующая затухающие механические колебания математического маятника

Интерактивная установка «Пружинный маятник. Затухающие колебания» (рис. 2) предназначена для изучения колебаний пружинного маятника на который действует сила трения. Установка предназначена для определения коэффициента затухания и добротности колебательной системы. В работе имеется возможность изменения коэффициента сопротивления среды, массы груза и коэффициента жесткости.

Виртуальная установка моделирующая затухающие механические колебания пружинного маятникаРисунок 2. Виртуальная установка моделирующая затухающие механические колебания пружинного маятника

Интерактивная установка «Изучение свободных и затухающих крутильных колебаний» (рис. 3) предназначена для изучения колебаний крутильного маятника на который действует сила трения. Установка предназначена для определения коэффициента затухания и добротности колебательной системы. В работе имеется возможность изменения коэффициента сопротивления среды.

Виртуальная установка моделирующая свободные и затухающие крутильные колебанияРисунок 3. Виртуальная установка моделирующая свободные и затухающие крутильные колебания

Интерактивная установка «Пружинный маятник (вынужденные колебания)» (рис. 4) предназначена для изучения вынужденных колебаний и изучения понятия резонанса в колебательной системе. Установка предназначена для исследования свободных затухающих и вынужденных незатухающих колебаний пружинного маятника и явления резонанса. В работе имеется возможность изменения коэффициента сопротивления среды, частоты вынуждающей силы, массы груза и коэффициента жесткости пружины.

Виртуальная установка моделирующая вынужденные механические колебания на примере пружинного маятникаРисунок 4. Виртуальная установка моделирующая вынужденные механические колебания на примере пружинного маятника

Созданные виртуальные интерактивные установки могут использоваться как при самостоятельном дистанционном изучении соответствующего раздела физики, так и на занятии под руководством преподавателя при изучении материала. Известно, что самостоятельная работа студентов способствует более эффективному овладению материалом, стимулирует познавательные и профессиональные интересы, развивает творческую активность и инициативу, способствует росту мотивации обучения.

Список литературы

  1. Краснова Г.А., Беляев А.В., Соловов А.В. Технологии создания электронных средств / Г.А.Краснова, М. И. Беляев, А. В. Соловов. – М.: МГИУ, 2001. – 224 с.
  2. Хамзин И. Р., Хасанова С. Л. Электронные интерактивные ресурсы – необходимый компонент образования. // Материалы Международной (заочной) научно-практической конференции «Проблемы теории и практики современной науки. — РИО ООО «Наука и образование». — 2015. — С. 129-130.
  3. Красильников И.В. Информационные аспекты разработки и применения в ВУЗе электронных учебных пособий. Монография. М.: РХТУ, 2007. – 114 с.
  4. Девяткин Е.М., Хасанова С.Л., Чиганова Н.В. Комплекс электрон-ных лабораторных установок по общей физике // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 4.; URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=24956
  5. Чиганова Н.В., Хасанова С.Л., Девяткин Е.М. Технологии разработки электронно-образовательных // Современные наукоемкие технологии. – 2016. – № 10-1. – С. 108-113; URL: http://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=36287
  6. Гурский Д. Action Script 2.0: программирование во Flash MX 2004. Для профессионалов. – СПб.: Питер, 2004. – 1088 с.
 
 

lissazhu



Яндекс.Метрика


Рейтинг@Mail.ru