Практическая работа № 13 (2 часа)
Выполнил студент группы №___________Ф.И.______________________
Тема: Проведение исследования на основе использования готовой компьютерной модели
Цель работы: использование компьютера для исследования информационных моделей различных объектов и систем.
Теоретические сведения
Процесс разработки моделей и их исследования на компьютере можно разделить на несколько основных этапов.
Первый этап. На этом этапе исследования объекта или процесса строится описательная информационная модель. Такая модель выделяет существенные с точки зрения целей проводимого исследования параметра объекта, а не существенными параметрами пренебрегают.
Второй этап. На этом этапе создается формализованная модель, то есть, описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка. В такой модели с помощью формул, уравнений, неравенств и т.д. фиксируется формальное соотношение между начальными и конечными значениями свойств объектов,а так же накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств. Однако далеко не всегда удаётся найти формулы, явно выражающие искомые величины через исходные данные. В таких случаях используются приближённые математические методы позволяющие получать результаты с заданной точностью.
Третий этап. На этапе необходимо формализованную модель преобразовать в компьютерную модель, то есть выразить её на понятном для компьютера языке. Существует два различных пути построения компьютерной модели: 1) построение алгоритма решения задачи и его кодирования на одном из языков программирования; 2) построение компьютерной модели с использованием одного из приложений (табличный процессор, СУБД и пр.).
Четвёртый этап состоит в правоведении компьютерного эксперимента. Если компьютерная модель существует в виде программы на одном из языков программирования, её нужно запустить на выполнение и получить результат.
Пятый этап состоит в анализе полученных результатов и корректировке исследуемой модели.
Практическая часть
Записать в тетрадь и выполнить
Содержательная постановка задачи.
Тело брошено вертикально вверх с некоторой высоты, определить, через какое количество времени тело упадёт на поверхность земли.
Качественная описательная модель.
Нужно построить описательную модель с использованием физических объектов понятий и законов. Из условия задачи можно сформулировать следующие основные предположения: мячик мал по сравнения с Землёй, поэтому его считаем материальной точкой; изменение высоты мячика мала поэтому ускорение свободного падения можно считать постоянной величиной g=9,8 м/с2 и движение по оси OY можно считать равноускоренным;
Формализованная модель.
Брошенный вверх мяч вплоть до высшей точки подъёма движется равнозамедленно, а вниз движется равноускоренно. Но в целом его движение является равнопеременным, так как при движении в вверх и вниз его ускорение остаётся постоянным.
Для заданных начальных условиях: начальной скорости V0 и высоты бросания H закон движения тела имеет вид: Y = H + V0t - g t 2 / 2. Промежуток времени, через который тело упадёт на Землю, t складывается из двух интервалов времени: времени подъёма на максимальную высоту t max = V0/g и времени свободного падения с максимальной высоты на землю.
Основная часть
I. Компьютерная модель на языке Pascal
Текст программы на языке Pascal,
где:
G – ускорение свободного падения, м/сек2;
V0 - начальная скорость бросания мячика, м/сек;
H – высота, с которой брошен мяч, м.
PROGRAM MYA4IK;
USES CRT;
CONST G=9.8;
VAR V0,H,T:REAL;
BEGIN
CLRSCR;
WRITELN('VVEDITE NA4ALNYU SKOROST -');
READLN(V0);
WRITELN('VVEDITE NA4ALNYU VYSOTY - ');
READLN(H);
T:=V0/G+SQRT(2/G*(H+SQR(V0)/(2*G)));
WRITELN('VREMYA - ',T:5:2);
READKEY;
END.
2. Анализ результатов. Анализ результатов показывает что, при начальных данных V0=20 м/с, H=20 м, мячик упадёт на землю через 4.91 секунды:
| Высота | Начальная скорость | G | Время |
| 9,8 | 4,91 |
II. Компьютерная модель в электронных таблицах.
