Разработка анимационно-обучающей программы механической системы - Дипломная работа

При изучения двух тел закон движения одного или двух тел не исчерпывает всех возможных задач о механическом движений с которыми мы сталкиваемся при изучений природы и в технике. Не редко приходиться иметь дело с движением совокупности взаимодействующих между собой тел, или с движением как говорят механической системы. При изучения или обучения таких систем приходиться рассматривать процесс системно. То есть каждую часть этой системы надо представить эту систему в частности и в комплексе учитывая взаимодействие этих систем. Но с другой стороны с помощью анимационных методов компьютерного моделирования можно создать виртуальной установки свойств механических систем.Мы при мы изучении взаимодействия двух тел и часто, рассматривая движение одного тела, заменяли другое, с которым первое взаимодействует, соответствующей силой. Но изучение законов движения одного или двух тел не исчерпывает всех возможных задач о механическом движении, с которыми мы сталкиваемся при изучении природы или в технике. Нередко приходится иметь дело с движением совокупности взаимодействующих между собой тел, или с движением, как говорят, механической системы . Если движение таково, что размеры и форма отдельных тел, образующих систему, не играют роли, то рассматривается задача о движении системы материальных точек. Силы, действующие между телами системы, называются внутренними для данной системы силами.Изменение количества движения второго тела: где-сила, действующая со стороны первого тела на второе. Изменение количества движения каждой из этих точек в результате взаимодействия ее со всеми остальными точками системы соответственно: Обозначим внутренние силы, действующие на точку массой со стороны других точек , через на точку массой и т. д. (Первый индекс обозначает точку, на которую действует сила; второй индекс указывает точку, ос стороны которой действует сила. Просуммировав равенства (1.9), мы получим в левой части полный вектор изменения количества движения системы за время, а в правой части - элементарный импульс результирующей всех сил, действующих в системе. До-й точки: Сложив левые и правые части уравнений, мы получим: слева - полный вектор изменения количества движения системы; справа - импульс результирующей внешних сил: или, обозначая результирующую внешних сил : т. е. изменение полного количества движения системы тел равно импульсу результирующей внешних сил.Покажем, что поступательное движение механической системы как целого можно характеризовать движением одной точки - центра масс системы, считая, что в ней сосредоточена масса всех тел, входящих в систему. Перепишем равенства (6.4) в виде продифференцируем по времени: В равенствах (6.17) слева стоит произведение суммарной массы тел образующих систему, и компонент представляющих собой слагающие скорости движения центра масс системы по осям координат, а справа - компоненты вектора полного количества движения тел системы: Полное количество движения механической системы равно количеству движения материальной точки массой, равной массе тел системы и движущейся, как движется ее центр масс. Центр масс механической системы движется так же, как двигалась бы материальная точка, в которой сосредоточена масса всех тел системы, под действием результирующей внешних сил, приложенных к телам, образующим систему. Ракеты все систем, реактивные самолеты, реактивные снаряды и мины также являются телами, масса которых изменяется во время движения. Количество движения системы ракета - частица а момент t, т. е. перед отделением частицы: Количество движения системы в момент (после отделения частицы) складывается из количества движения массы , получившей скорость , и количества движения массы частицы - DM, летящей со скоростью : Изменение количества движения системы за время dt: (мы отбросили член второго порядка малости ).A равна m, а присоединяемая (или отделяемая) масса имеет скорость u относительно данного тела. Если масса присоединяется, то и вектор R совпадает по направлению с вектором u; если же масса отделяется, то и вектор R противоположен вектору u. Если u=0. т. е. масса присоединяется или отделяется без скорости относительно тела, то R=0, и уравнение (1.26) принимает вид где - масса тела в данный момент времени. Если u=-v, т. е. присоединяемая масса неподвижна в выбранной системе отсчета или отделяемая масса становится неподвижной в этой системе, то уравнение (1.28) принимает другой вид или иначе говоря, в этом частном случае - и только этом - действие силы F определяет изменение импульса тела с переменной массой. Действительно, если ракета вначале покоилась в выбранной инерциальной системе отсчета, а после одновременного выброса всего горючего приобрела скорость v, то из закона сохранения импульса для системы ракета - горючее следуетРазработанная компьютерная анимационная обучающая система моделирует в реальном масштабе времени движение тел, масса которых в процессе движения не остается постоянной. Наибольший интерес рассмотрение движения тел переменной массы приобретает в тех случая

Содержание

Введение

Глава 1. Механические системы и анимационное моделирование.

§ 1.1 Некоторые аспекты создания модели механической системы.

§ 1.1.1 Механические системы. Центр масс.

§ 1.1.2 Количество движения системы тел, закон сохранения количества движения

§ 1.1.3 Движение центра масс механической системы.

§ 1.1.4 Движение тел переменной массы. Уравнение Мещерского. Формула Циалковского.

§ 1.2 Некоторые задачи моделирования механических систем (на примере движение тела с переменной массой).

§ 1.3 Анимационное моделирование процесса обучения механических систем.

Глава 2. Анимационно - обучающий метод механической системы.

§ 2.1 Анимация механической системы.

§ 2.1.1 Обучающие программы.

§ 2.1.2 Описание установки.

§ 2.1.3 Алгоритмизация анимационно - обучающей механической системы.

§ 2.2 Инструкция пользования анимационно-обучающей программы “Water Program”

§ 2.3 Текст анимационно - обучающей программы механической системы.

Заключение.

Список использованной литературы.

При изучения двух тел закон движения одного или двух тел не исчерпывает всех возможных задач о механическом движений с которыми мы сталкиваемся при изучений природы и в технике. Не редко приходиться иметь дело с движением совокупности взаимодействующих между собой тел, или с движением как говорят механической системы. При изучения или обучения таких систем приходиться рассматривать процесс системно. То есть каждую часть этой системы надо представить эту систему в частности и в комплексе учитывая взаимодействие этих систем. Создание физических установок для изучения свойства этих систем является очень сложной задачи. Но с другой стороны с помощью анимационных методов компьютерного моделирования можно создать виртуальной установки свойств механических систем. Такие виртуальные установки при обучения играет не заменимую роль. Так как с помощью этого метода можно полностью не только изучить , но даже визуально представить внутренние движение механической системы. Тем самым можно сказать об актуальности создание таких установок. С другой стороны создание виртуальных установок связанно с созданием концептуальной модели механической системы. Это раз. Второе - алгоритмизации этой модели. Третье - компьютерной реализаций этих алгоритмов. В комплексе решение этих проблем является обязанностью любого информатика.

В принципе создание комплексной модели требует от информатика глубокого знания предложной области. А алгоритмизация выражает способность математическое мышление информатика. В принципе всегда основные анимационные методы заключается - искусственные представление движение в кино, на телевидение или в комплексной графике путем отображения последовательности рисунков или кадров частотой, при которой обеспечивается целостное зрительное восприятие образов. С другой стороны после создания виртуальной анимационной программы установки нам представляет разработки педагогических методов обучения на этой установке. Связи с этим создание анимационной обучающий программы для изучения движения тела с переменной массы является востребованной.