Il corso facoltativo è progettato per lo studio dei profili di apprendimento naturale-matematico, fisico-matematico e tecnologico nelle classi 10-11. Uno dei compiti principali dell'istruzione specializzata in una scuola secondaria è orientare il laureato verso la scelta di una professione per una socializzazione di successo nella società e un adattamento attivo al mercato del lavoro. Il contenuto del programma è finalizzato a consolidare concetti, leggi, regolamenti, teorie nelle principali sezioni della fisica: meccanica, teoria cinetica molecolare, elettrodinamica e sviluppare la capacità di applicare le conoscenze acquisite in attività pratiche, in particolare, per utilizzare la tecnologia informatica.

L'uso della modellazione computerizzata dei processi fisici consente di sviluppare la capacità di eseguire ricerche utilizzando un computer, nonché di comprendere le capacità e i limiti di applicabilità di un esperimento informatico.

Il corso facoltativo: "Modellazione di processi fisici su un computer" ha un focus applicativo.

Scaricamento:

Anteprima:

Istituzione educativa comunale

Scuola secondaria n. 1

"Affermo"

Direttore scolastico ________/ Damasheva A.A./ Ordine n. 92/1 del 05.10.20..

Considerato nella riunione del Ministero della Difesa: __________

Capo del Ministero della Difesa:_________ /Popova G.N./

Considerato in una riunione del Consiglio metodologico

03.10.20..

Responsabile: _________ / Tulenkova A.G../

Programma

corso facoltativo

"Modellazione di processi fisici su un computer."

10-11 grado.

Compilato da: Fattakhova Z.Kh.,

Insegnante di fisica,

G. Sovetsky

20...g.

Nota esplicativa.

Il corso facoltativo è progettato per lo studio dei profili di apprendimento naturale-matematico, fisico-matematico e tecnologico nelle classi 10-11. Uno dei compiti principali dell'istruzione specializzata in una scuola secondaria è orientare il laureato verso la scelta di una professione per una socializzazione di successo nella società e un adattamento attivo al mercato del lavoro. Il contenuto del programma è finalizzato a consolidare concetti, leggi, regolamenti, teorie nelle principali sezioni della fisica: meccanica, teoria cinetica molecolare, elettrodinamica e sviluppare la capacità di applicare le conoscenze acquisite in attività pratiche, in particolare, per utilizzare la tecnologia informatica.

L'uso della modellazione computerizzata dei processi fisici consente di sviluppare la capacità di eseguire ricerche utilizzando un computer, nonché di comprendere le capacità e i limiti di applicabilità di un esperimento informatico.

Il corso facoltativo: "Modellazione di processi fisici su un computer" ha un focus applicativo.

Lo scopo del corso:

Conoscenza pratica delle principali modalità e metodi di applicazione delle conoscenze nella pratica;

Specializzazione intraprofilo nei profili formativi naturale-matematici, fisico-matematici e tecnologici;

Fornire agli studenti l'opportunità di soddisfare il proprio interesse individuale nello studio dei principi pratici della fisica nel processo dell'attività cognitiva quando si conducono esperimenti e ricerche sui processi fisici su un computer.

Obiettivi principali:

Fornire assistenza allo studente nell'autodeterminazione professionale;

Sviluppare un interesse per la fisica e l'informatica;

Sviluppare capacità di risolvere problemi e modellarli su un computer;

Introdurre nella pratica tali tipi di attività che stanno conducendo in molte professioni ingegneristiche e tecniche legate all'applicazione pratica della fisica e della tecnologia dell'informazione.

Sviluppare la capacità di applicare l'acquisizione della conoscenza alla risoluzione di problemi, eseguire esperimenti su un computer, elaborare i risultati della ricerca, simulare processi fisici su un computer, lavorare con la letteratura scientifica e metodologica.

Gli studenti dovrebbero essere in grado di:

Effettuare ricerche definite dal programma utilizzando modelli computerizzati;

Risolvere problemi fisici, costruire tabelle, diagrammi;

Lavorare con i media (cercare e selezionare informazioni, prendere appunti, riassumerle);

Presentare i risultati ottenuti;

Modella i processi fisici su un computer ed esegui le loro ricerche.

Metodi e forme organizzative della formazione:

Quando si tengono le lezioni, vengono utilizzate forme di lezione come lezioni introduttive, esercizi pratici sulla risoluzione dei problemi, lavoro indipendente degli studenti (collettivo, gruppo, individuale), consultazioni.

Quando si lavora con modelli computerizzati, le attività di ricerca sono organizzate per stabilire sperimentalmente le dipendenze tra le quantità. A seconda del livello di competenza degli studenti nel metodo di ricerca, il livello di indipendenza nella sua attuazione e la natura dell’assistenza da parte dell’insegnante possono essere diversi.

Oltre al metodo di ricerca, è consigliabile utilizzare un metodo di ricerca parziale, in alcuni casi informativo ed illustrativo. Quest'ultimo metodo viene utilizzato quando gli studenti non hanno le basi per utilizzare metodi produttivi

Il materiale che costituisce il contenuto del corso facoltativo corrisponde allo stato

standard educativo dell'educazione fisica a livello di profilo, in relazione al quale non amplia tanto la gamma di conoscenze della materia degli studenti quanto la approfondisce rafforzando le componenti extra-soggettive e metodologiche del contenuto.

Mezzi di educazione:

I principali sussidi didattici sono elencati nel programma del corso. Tuttavia, la questione dell'uso del computer nelle lezioni facoltative merita una discussione speciale. L'uso dei personal computer è possibile in diverse direzioni:

Applicazione di programmi di formazione informatica per la modellazione di processi fisici;

Ricerca di informazioni su Internet;

Applicazione di sistemi computerizzati.

L'uso del computer come mezzo per presentare informazioni.

Oggi esiste un numero piuttosto elevato di programmi di formazione informatica in fisica. Tra questi ce ne sono sia nazionali che stranieri, che offrono varie opportunità all'insegnante e allo studente. Possono essere considerati buoni i programmi che consentono non solo di osservare l'andamento di un esperimento, ma anche di modificare alcuni parametri.

(ad esempio: "Fisica Aperta", "Fisica Vivente").

La durata del corso è di 34 ore (17 ore - fisica, 17 ore - informatica).

Progettazione didattica e tematica

		Numero di ore			Forme lavoro	Forme di controllo
		Totale	Fisica	IVT
	Problema n. 26, 27, 45. A. P. Rymkevich. Sab. problemi di fisica. MS Excel.				Conversazione, lavorando con un personal computer.	Valutazione dei grafici costruiti.
	Risoluzione di problemi grafici. Problema n. 56, 57, 65, 72.				Lavoro individuale con PC.	Valutazione dei compiti pratici.
	Problema n. 77, 83 (PRG).				Lezione - laboratorio	Valutazione del modello realizzato
	Problema n. 230, 235, 236. N. Ugrinovic. Informatica e tecnologia dell'informazione.				Lavoro individuale con PC.	Valutazione del modello realizzato
	I. Semakin. Libro dei problemi - workshop. Pagina 155				Lavoro individuale con PC	Valutazione del modello realizzato
	I. Semakin. Libro dei problemi – Pagina del workshop. 167.				Conversazione, lavoro con un PC.
	Problema n. 366.				Lavoro individuale con PC	Valutazione del modello realizzato
	Problema n. 394, 397, 399. A. P. Rymkevich.				Conversazione, lavoro con PC	Valutazione del compito pratico
	Problema n. 673, 674. A. P. Rymkevich.				Conversazione, lavoro con un PC.	Valutazione del modello realizzato
	Simulazione delle oscillazioni di un pendolo matematico. Studio del grafico delle vibrazioni armoniche. Problema n. 422, 417, 418, 428.				Lavoro individuale con PC.	Valutazione del modello realizzato
	Notazione esponenziale dei numeri nella risoluzione di problemi di fisica molecolare. Problema n. 486, 479.				Conversazione, lavoro con un PC.	Valutazione dei grafici costruiti.
	Problema n. 538, 539.				Lavoro individuale con PC	Valutazione dei grafici costruiti
	I. Semakin. Libro-laboratorio sui problemi Volume 2. Pagina 178.				Lavoro individuale con PC	Valutazione dei grafici costruiti.
	Esplora i circuiti elettrici con il curriculum Open Physics Regole di Kirchhoff per le catene ramificate. VA Balash. Problemi di fisica e metodi per risolverli. Pagina 290.				Conversazione, lavoro con PC	Valutazione dell'attuazione di un compito pratico.
	Problema n. 844, 845.				Lavoro individuale con PC.	Valutazione del modello realizzato.
	(Mezzo sommatore, grilletto).				Lavoro individuale con PC.	Valutazione del modello realizzato.
	Presentazione di modelli di processi fisici creati indipendentemente.

			Simulazione computerizzata	Col. - in ore
	Moto rettilineo uniforme. Costruzione e lettura dei grafici di velocità e spostamento.	Leggi del moto uniforme	Tracciare un grafico di moto uniforme
	Moto rettilineo uniformemente accelerato. Risoluzione di problemi grafici.	Leggi del moto uniformemente accelerato	Inserimento di un'immagine. Costruzione.
	Determinazione dell'entità dell'accelerazione, dello spostamento e della velocità durante il moto uniforme.	Movimento altrettanto alternato	Costruire un modello di movimento
	Modellazione dei processi fisici. Modello di "Moto di un corpo lanciato obliquamente rispetto all'orizzontale" in fogli di calcolo.	Aggiunta di movimento. Calcolo dei parametri.	Colpire il bersaglio. Ricerca sui modelli
	Studio dei modelli fisici. Modello del movimento dei corpi celesti e dei pianeti. Calcolo dell'altitudine dell'orbita stazionaria del satellite terrestre.	Formule per il moto circolare	Modello del moto planetario.
	La legge di conservazione della quantità di moto e la sua applicazione per calcolare la velocità di un razzo.	Derivazione della formula della legge di conservazione della quantità di moto.	Programma del movimento dei razzi.
	Il modello “dead loop” dell’esperienza scolastica. Programmazione in ambiente Turbo-Pascal.	Legge di conservazione dell'energia.	Orari dell'aereo.
	Determinazione dell'efficienza di un meccanismo semplice mediante un esperimento al computer.	Teoria dei meccanismi. Aggiunta di forze.	Esperimento informatico.
	Modello di controllo del processo. Valore del feedback. Motore a combustione interna.	Auto-oscillazioni.	Modello di meccanismo di un orologio.
	Modello di controllo del processo. Valore del feedback. Motore a combustione interna.	Equazione delle oscillazioni.	Grafico di fluttuazione.
	Notazione esponenziale dei numeri nella risoluzione di problemi di fisica molecolare	Teoria molecolare-cinetica	Modello della massa e dimensione delle molecole.
	Tracciatura di grafici di isoprocessi nell'ambiente di automazione dei calcoli di MathCad.	Leggi sui gas.	Ciclo di Carnot.
	Rappresentazione grafica dei campi elettrici e magnetici.	Elettrodinamica. Campo elettrico e magnetico.	Linee elettriche.
	Esplora i circuiti elettrici utilizzando il curriculum Open Physics.	Legge di Ohm.	Modello di un circuito elettrico funzionante.
	Simulazione del moto di una particella carica in un campo elettrico e magnetico.	Il movimento degli elettroni in un tubo a raggi elettronici.	Studio del movimento.
	Modellazione di elementi logici del computer utilizzando circuiti elettrici. (Mezzo sommatore, grilletto).	Logica.	Circuiti di modellazione.
	Presentazione dei nostri sviluppi.

Letteratura:

1. Informatica. Libro dei problemi - workshop. Volume 2./Ed. Semakina I.G., Hennera E.K. - M.: "Laboratorio". 2001.

1. Balash V.A. Problemi di fisica e metodi per risolverli. Manuale dell'insegnante. - M.: "Illuminismo", 1983.

1. Manuale di autoistruzione. Turbo Pascal "7.0". Mosca - San Pietroburgo - Nizhny Novgorod - Rostov sul Don - Ekaterinburg - Samara - Kiev - Kharkov - Minsk. 2003.

1. Rymkevich A.G. Raccolta di problemi di fisica 9-11 gradi. - M.: "Otarda", 2000.

1. Mogilev A.V., Pak N.I. Informatica. / Ed. Henner E.K. - M.: "ASA Dema", 1999.

1. Taevskij A.Yu. Manuale di autoistruzione per lavorare in M. Office, Word 27\2000 Excel 97|2000/, email. Kiev, "ASK", 2002.

1. P. I. Sovertkov. Divertente modellazione computerizzata in matematica elementare. Esercitazione. - M.: "Helios ARV", 2004.

1. N. Ugrinovic. Informatica e tecnologia dell'informazione. Libro di testo per i gradi 10 -11 / N.D. Ugrinovich, - M.: "Binom. Laboratorio della conoscenza", 2003.

1. Kasyanov V.A. Fisica. Grado 10. Manuale. - M.: "Drofa", 2001.

Gli insegnanti possono scegliere solo se, ovviamente, sono pronti a questa scelta. Oggi portiamo alla tua attenzione 13 diverse applicazioni e giochi che possono essere utili quando si studia fisica. Tuttavia, sono così interessanti che sono adatti non solo agli alunni e agli studenti, ma anche a tutti coloro che sono interessati alla struttura del nostro mondo.

Snapshots of the Universe è una fantastica applicazione per iOS, recentemente rilasciata dallo stesso Stephen Hawking insieme a Random House. L'applicazione si compone di otto esperimenti che danno agli utenti l'opportunità non solo di acquisire conoscenze di base della fisica, ma anche di familiarizzare con i principi che governano il nostro Universo. Come parte degli esperimenti proposti, i giocatori possono inviare razzi nello spazio, assemblare i propri sistemi stellari e cercare e studiare i buchi neri. Ogni esperimento può essere effettuato innumerevoli volte, modificando i parametri fisici e osservando gli effetti che compaiono. Per comprendere meglio gli esperimenti, puoi andare alla sezione di spiegazione dei risultati e guardare il video. L'applicazione è disponibile su iTunes. Il costo del gioco del grande fisico è di soli $ 4,99.

Questo è un gioco con una combinazione unica di funzionalità arcade e puzzle, ambientato nel mondo delle particelle subatomiche. Prendendo il controllo di uno dei quark, devi negoziare con le forze fondamentali dell'Universo. Altre particelle si attrarranno e si respingeranno, si combineranno e cambieranno polarità, il compito dello sfortunato quark è non perdere il controllo ed evitare la distruzione. La storia di Alison, una giovane fisica dal passato difficile, percorre l'intero gioco. Il suo viaggio attraverso il mondo subatomico si svolge in flashback e alla fine porta a scoperte sorprendenti. Il sito offre una versione demo gratuita, ma per la versione completa dovrai pagare dai 5 ai 50 dollari, a seconda delle caratteristiche del tuo sistema.

Il gioco in prima persona, sviluppato dal Game Laboratory (MIT), consente ai giocatori di sperimentare la percezione dello spazio a velocità vicine alla luce e comprendere la teoria della relatività. Il compito del giocatore è muoversi nello spazio 3D, raccogliendo oggetti sferici che rallentano la velocità della luce di valori fissi, il che rende possibile osservare vari effetti visivi della teoria di Einstein.

Quanto più lentamente si muove la radiazione, tanto più chiari appaiono alcuni effetti fisici. Entro la novantesima pietra raccolta, la luce si diffonderà a passo d'uomo, facendovi sentire eroi di un mondo surreale. Tra i fenomeni con cui l'eroe può familiarizzare durante il gioco c'è l'effetto Doppler (un cambiamento nella lunghezza d'onda della luce che registra mentre il giocatore si muove, che porta a un cambiamento nel colore degli oggetti visibili, che si spostano nell'ultravioletto e infrarossi), aberrazione della luce (un aumento della luminosità della luce nella direzione del movimento), dilatazione relativistica del tempo (differenze tra il senso soggettivo del tempo del giocatore e il passare del tempo nel mondo esterno), trasformazione di Lorentz (distorsione dello spazio a velocità prossime alla luce), ecc.

Crayon Physics Deluxe è un gioco puzzle/sandbox 2D che permette ai giocatori di sperimentare come sarebbe se i loro disegni potessero trasformarsi in oggetti fisici reali. Il compito del giocatore è aiutare la palla a raccogliere le stelle disegnando superfici adatte al suo movimento: ponti, incroci, leve, ecc. Tutto accade nel magico mondo dei disegni dei bambini, dove gli strumenti del giocatore sono le matite di cera. Come minimo, il gioco sviluppa visione artistica e creatività e, come massimo, ti consente di conoscere le basi della meccanica: gravità, accelerazione e attrito. Per testarlo, sul sito viene presentata una versione demo, la versione completa per PC, Mac e Linux può essere acquistata per 19,95 dollari, le applicazioni su Android e iOS costeranno 2,99 dollari.

Tuttavia, per coloro che hanno appena iniziato a studiare il movimento dei corpi e le varie forze fisiche, sarà interessante conoscere anche il videogioco educativo Physics Playground. Il gioco è una piattaforma sulla quale il giocatore deve eseguire azioni abbastanza semplici: utilizzare una palla verde per abbattere un palloncino rosso. È qui che entra in gioco la meccanica classica: senza la corretta applicazione delle leggi di Newton, difficilmente i giocatori saranno in grado di costruire meccanismi in un ambiente interattivo che aiutino a muovere la palla. Tuttavia, puoi anche usare l'intuizione: la cosa principale è che nel corso di 80 livelli, la conoscenza intuitiva che ti consente di raggiungere il tuo obiettivo porta gradualmente alla comprensione degli schemi che sono alla base della meccanica classica. Il gioco è stato sviluppato da Empirical Game, una società che crea giochi educativi educativi. Sfortunatamente non è disponibile pubblicamente, ma gli sviluppatori suggeriscono di contattarli se sei interessato a questo prodotto. Nella versione completa, puoi monitorare i progressi dei giocatori analizzando i registri dei file di registro.

“Scienza, intrattenimento e gioco si uniscono in un’esperienza creativa meravigliosamente unica al Newton’s Playground. Manipola l’Universo, crea incredibili combinazioni di pianeti e innesca la gravità”, affermano i creatori dell’applicazione. Newton's Playground è un'applicazione interattiva basata su modelli che riflettono la relazione gravitazionale di vari corpi. Simulando le relazioni gravitazionali dei pianeti, Newton's Playground offre ai suoi giocatori l'opportunità di osservare le interazioni delle sfere che fluttuano nello spazio aperto o di sperimentare la massa e la densità di diversi corpi e creare il proprio sistema solare. Tutti i calcoli si basano sulla ricerca dello Sverre Aarseth Institute of Astronomy. Il costo dell'applicazione nell'App Store è di $ 1,99.

“Algodoo crea una nuova sinergia tra scienza e arte”, si legge in una delle pagine del gioco. Algodoo è una piattaforma di simulazione 2D unica per esperimenti fisici di Algoryx Simulation AB. Utilizzando immagini di cartoni animati e strumenti interattivi, Algodoo ti consente di creare invenzioni sorprendenti, sviluppare giochi da utilizzare in classe o esperimenti speciali per i laboratori di fisica. Nel processo dei loro esperimenti naturali e nella creazione di vari meccanismi, i partecipanti al gioco possono utilizzare liquidi, molle, cerniere, motori, raggi luminosi, vari indicatori, ottiche e lenti. Simulando diverse strutture e modificando i parametri, i giocatori studiano l'attrito, la rifrazione, la gravità, ecc. Per i principianti, il sito fornisce una guida dettagliata e ha anche creato un canale Youtube, dove puoi guardare decine di video sull'argomento. Le versioni gratuite del gioco sono disponibili per Windows e Mac; l'app per iPad costa $ 4,99.

Autodesk ForceEffect è un'applicazione per ingegneri coinvolti in vari tipi di progettazione. Con Autodesk ForceEffect puoi eseguire calcoli ingegneristici direttamente sul tuo dispositivo mobile. Ciò semplifica notevolmente il lavoro di progettazione nella fase concettuale, poiché determina immediatamente la fattibilità del progetto. Tuttavia, l'applicazione sarà interessante anche per coloro che desiderano sapere come le diverse forze influenzano gli oggetti. Tali appassionati, invece di un diagramma di casa per un esperimento, possono prendere una normale bicicletta e, sulla base della sua foto, condurre una serie di esperimenti che mostreranno quale carico può sopportare e cosa influenza l'equilibrio della bicicletta. È particolarmente bello che l'applicazione sia open source e disponibile gratuitamente per Android e iOS.

Ecco un elenco di Il miglior software gratuito di simulazione fisica per Windows. Questi giochi gratuiti di simulazione di fisica ti consentono di comprendere le basi delle teorie fisiche, ad esempio Gravitazione, legge di Ohm, leggi del moto di Newton, eccetera. Tutti questi giochi di fisica sono adatti anche ai bambini. Alcuni di questi giochi di fisica sono dotati di simulazione incorporata, con l'aiuto della quale puoi comprendere l'effetto del cambiamento di una determinata variabile su una quantità fisica.

In questo elenco troverai anche un software di simulazione fisica basato sulla legge di Ohm. Al variare della resistenza e della tensione in un circuito, mostra l'effetto della modifica di queste variabili sulla corrente elettrica.

Questo elenco di giochi di simulazione fisica gratuiti contiene anche alcuni giochi che ti porteranno nell'avventura spaziale. Con l’aiuto delle simulazioni è possibile visualizzare e comprendere le varie fasi lunari e apprendere come queste fasi cambiano rispetto al movimento della Terra. Questi giochi forniscono anche le informazioni di base su ciascun pianeta e sull'unica stella del nostro Sistema Solare, il Sole.

Il mio software di simulazione fisica preferito:

Magnetic Adventure e Physics for Kids sono i miei software di simulazione fisica preferiti in questo elenco.

Avventura magnetica: È un gioco di fisica in tempo reale basato sulle leggi del magnetismo. Ti aiuta ad apprendere le proprietà di un magnete. Giocando a questo gioco, puoi imparare come una sostanza magnetica differisce da una non magnetica. Questo interessante gioco di fisica include molti livelli entusiasmanti. Segui le regole del Magnetismo per completare ogni livello.

Fisica per bambini: È uno dei migliori giochi di fisica per bambini. Viene fornito con molti livelli interessanti basati su diverse teorie della fisica. Alcuni di questi includono: Forza, Energia Potenziale ed Energia Cinetica, Sistema Solare, Inerzia, eccetera.

Esplora l'elenco e prova questi giochi di fisica.

Un'avventura magnetica

Un'avventura magneticaè un interessante gioco di simulazione fisica per Windows. Si basa sulle leggi del magnetismo. In questo gioco devi spostare un oggetto con l'aiuto di un magnete e lasciarlo cadere nel punto di destinazione. Questo gioco non è così facile come sembra, poiché ci sono diversi ostacoli in ogni livello. Affronta questi ostacoli seguendo le regole del magnetismo e completa un livello. Questo gioco di simulazione fisica gratuito include 50 livelli interessanti. Man mano che avanzi nel gioco, devi affrontare ostacoli più difficili.

Questo gioco è l'introduzione alle proprietà di un magnete. Giocando potrai imparare cos'è un magnete, come funziona e quali tipi di materiali vengono attratti da un magnete.

Come giocare a questo gioco di fisica:

In ogni livello ti verrà assegnato un compito. Segui le proprietà di un magnete per risolvere ogni compito. Sposta gli oggetti metallici nel gioco con l'aiuto di un magnete. Posiziona il magnete su un oggetto metallico e muovi il mouse tenendo premuto il tasto sinistro. L'oggetto inizia a muoversi insieme al magnete. Rilascia il clic sinistro del mouse per rilasciare l'oggetto. È tutto.

Una grafica fantastica e fantastici effetti sonori rendono questo gioco più divertente e interessante. Man mano che avanzi nel gioco, dovrai affrontare enigmi di fisica sempre più complicati. Ricorda, un magnete può attrarre solo oggetti metallici.

Caratteristiche di Un'avventura magnetica:

• Ti consente di creare più di un profilo giocatore.
• Viene fornito con una funzione di salvataggio automatico, che salva automaticamente il gioco all'uscita.
• Molti livelli impegnativi sono un ottimo passatempo.
• Puoi riprodurlo a schermo intero così come in modalità schermo compatto.

Allora, cosa stai aspettando? Installa questo gioco di fisica gratuito sul tuo PC. Molti puzzle di fisica ti stanno aspettando.

Pagina iniziale Scarica la pagina

Giochi sandbox di fisica

In questo articolo ti ho presentato molti giochi di simulazione di fisica. Ora, esiste una classe completamente diversa di giochi di simulazione fisica, chiamata . Questi giochi ti consentono di creare le tue simulazioni e testarle. Puoi controllare il collegamento che ho pubblicato in precedenza per provare molti giochi Physics Sandbox che puoi utilizzare per la simulazione fisica. Il mio preferito da quella lista è Algodoo.

Algodooè un interessante software di simulazione fisica in questo segmento. Questo è in realtà un gioco Physics Sandbox, dotato di grafica 2D ad alta definizione. Ti permette di imparare Forze Gravitazionali, Attrito, Elasticità, Densità, Flusso, Viscosità e molto altro ancora con divertimento. La parte migliore di questo freeware è che ti consente di creare le tue scene di fisica e simularle.

Comprendiamo la sua interfaccia. Viene fornito con una serie di strumenti per creare simulazioni fisiche:

• Strumento aereo: Con l'aiuto di questo strumento, puoi disegnare un piano sullo schermo con qualsiasi angolazione. Visualizza anche l'angolo di virata di un aereo. Questo ti aiuta a creare una pendenza o un piano inclinato inclinato di un certo angolo.
• Strumento Sposta: puoi spostare qualsiasi oggetto nella scena utilizzando questo strumento.
• Strumento Ruota: consente di ruotare un oggetto di un certo angolo.
• Strumento Scala: Utilizzato per modificare le dimensioni di un oggetto.
• Strumento di taglio: Puoi tagliare un oggetto in qualsiasi sezione trasversale con l'aiuto di questo strumento.
• Strumento Poligono: utilizzare questo strumento per disegnare forme chiuse.
• Strumento Pennello: lo strumento Pennello viene utilizzato per disegnare forme sia aperte che chiuse.
• Strumento per la creazione di scatole: Questo strumento viene utilizzato per disegnare quadrati e rettangoli.
• Strumento per la creazione di cerchi: Questo strumento viene utilizzato per disegnare cerchi.
• Strumento ingranaggio: questo strumento viene utilizzato per creare ingranaggi.
• Strumento catena: Questo strumento crea una catena.

Molti altri strumenti sono disponibili in questo freeware. Usa tutti questi strumenti per creare buone animazioni di fisica e salvarle.

Disegna più ingranaggi e uniscili per capirne la meccanica. Puoi disegnare fulcro, puleggia e molte altre animazioni. Tutto dipende dalla tua creatività.

Questo è un ottimo software di simulazione fisica. Scaricalo e divertiti.

Pagina iniziale Scarica la pagina

Fisica per bambini

Fisica per bambiniè un gioco di fisica molto interessante adatto ai bambini. Questa app per Windows 10 è dotata di diversi livelli basati su diverse teorie della fisica. Poiché questo gioco è sviluppato per i bambini, presenta solo una parte introduttiva alle teorie della fisica. I bambini possono apprendere diverse leggi della fisica eseguendo esercitazioni pratiche. A questi giochi di fisica per bambini vengono aggiunti molti livelli interessanti, che includono: Energia, Forza, Attrito, Caduta libera, Energia potenziale ed energia cinetica, Newton, Inerzia, Sistema solare, eccetera. Di questi livelli, alcuni sono dotati di giochi di fisica, mentre altri presentano la simulazione.

Ogni gioco di fisica include simpatici personaggi animati. Tutti i livelli di questo gioco di fisica sono molto semplici, in modo che i bambini possano giocarci facilmente e comprenderne il concetto. Per esempio, Levaè un gioco molto interessante, che insegna il risultato dell'applicazione dello sforzo su un fulcro. In questo livello, devi semplicemente far cadere un piccolo pinguino sull'estremità vuota del fulcro, che lancerà in aria il maiale appoggiato sull'altra estremità del fulcro. Se viene applicato uno sforzo forte, il maiale verrà lanciato più in alto nell'aria.

Se parlo di simulazioni, Solar System è una di queste. La simulazione del Sistema Solare ti consente di imparare i nomi di tutti i 9 pianeti del nostro Sistema Solare.

La parte migliore del gioco è che questi livelli sono dotati di spiegazioni. I bambini possono leggere queste spiegazioni mentre giocano per capire quali leggi della Fisica implicano quel livello.

Pagina iniziale Scarica la pagina

Circuito del resistore della batteria

Circuito del resistore della batteriaè un gioco di simulazione fisica in tempo reale. Viene fornito con un semplice circuito elettrico con diversi componenti elettrici, come amperometro, resistenza, indicatore di temperatura, ecc. Funziona secondo la legge di Ohm. È possibile variare la tensione e la resistenza del circuito per vederne l'effetto sul flusso di corrente.

Variando la resistenza e la tensione del circuito, puoi analizzare cosa sta succedendo nel circuito. Mostra anche la direzione del flusso degli elettroni nel circuito e all'interno della batteria. Quindi, puoi conoscere il flusso di elettroni all'interno e all'esterno di una batteria. Visualizza anche il numero di conteggi di elettroni e cosa succede all'interno di una batteria durante il flusso di corrente. Inoltre, c'è un amperometro collegato al circuito. Questo amperometro mostra le letture attuali della corrente rispetto alla variazione di tensione e resistenza.

Simulatore 3D del sistema solare

Simulatore 3D del sistema solareè una simulazione fisica gratuita per Windows. Questa simulazione fisica ti porterà in un'avventura spaziale in tempo reale. Esplora il nostro sistema solare con questo simulatore di fisica gratuito. Mostra un'animazione di 9 pianeti che ruotano attorno all'unica stella del nostro Sistema Solare, il Sole.

È un software educativo che fornisce le informazioni di base su 9 pianeti del nostro Sistema Solare. C'è un pulsante Informazioni planetarie fornito sull'interfaccia, facendo clic su di esso si apre una finestra separata contenente le informazioni di base di tutti i 9 pianeti. Queste informazioni includono : Diametro, Raggio orbitale, Massa, Densità, Temperatura, eccetera. di ciascun pianeta. Oltre a ciò, mostra anche il numero di lune di ciascun pianeta.

È un gioco di simulazione di fisica molto semplice, che fornisce solo informazioni di base, quindi è adatto ai bambini della scuola materna. Questa simulazione di fisica gratuita aiuta i bambini a imparare i nomi di tutti i 9 pianeti del nostro Sistema Solare nel corretto ordine cronologico.

Caratteristiche generali di questa simulazione fisica gratuita:

• Le funzionalità di ingrandimento e rimpicciolimento sono disponibili in questo software di simulazione fisica gratuito.
• Ti consente di variare la velocità di rivoluzione dei pianeti.
• Orbite: puoi visualizzare o nascondere le orbite facendo clic su questo pulsante.
• Visualizza: questo pulsante simula il modello 3D da diverse angolazioni.

Pagina iniziale Scarica la pagina

Planetario Asynx

Planetario Asynxè un'altra simulazione fisica in questo segmento. Scarica questa simulazione di fisica gratuita sul tuo PC e inizia un'avventura spaziale. A differenza del software Solar System 3D Simulator presente in questo elenco, questa simulazione fisica non solo fornisce informazioni sul Sole e sui suoi pianeti, ma include anche una buona raccolta di costellazioni. Ci sono più di 90 Costellazioni nel software. Alcuni di questi includono: Draco – il Drago, Bilancia – la Bilancia, Leone – il Leone, Mensa – la Montagna della Tavola, Musca – la Mosca, Toro – il Toro, eccetera. Visualizza anche le fasi lunari in simulazione in tempo reale con diverse costellazioni.

È dotato di pulsanti di controllo, con l'aiuto dei quali puoi avviare/interrompere la simulazione, variarne la velocità, ingrandire e rimpicciolire l'animazione di Fisica. Inoltre è dotato di un pulsante di sincronizzazione. Abilitando la funzione di sincronizzazione, simula le fasi lunari rispetto alla simulazione del Sistema Solare. Visualizza anche le fasi lunari in tempo reale. Inoltre, mostra anche la longitudine, la latitudine e l'unità astronomica del Sole per ciascun pianeta. Oltre a queste funzionalità, puoi visualizzare la simulazione dei pianeti interni e dei pianeti esterni.

Come Solar System 3D Simulator, fornisce anche le informazioni di base su ciascun pianeta e sul Sole, che includono: Nome del pianeta, altitudine, distanza dalla Terra, distanza dal Sole, gravità, temperatura, eccetera.

Questo software gratuito di animazione fisica è disponibile in più di 5 lingue. Alcuni di questi sono inglese, francese, tedesco, ceco, spagnolo, russo, ecc.

L'Unione Astronomica Internazionale ha dichiarato Plutone pianeta nano nel 2006, ma questo freeware di simulazione fisica ha solo 8 pianeti.

Pagina iniziale Scarica la pagina

Reazione a catena

Reazione a catenaè un altro gioco di fisica gratuito in questo elenco. Questa è un'app di simulazione fisica di Windows 10 basata sul concetto di reazioni a catena. Ci sono più di 20 livelli entusiasmanti, che comprendono una scatola chiusa in cui ci sono particelle atomiche che si muovono liberamente. Il tuo obiettivo è provocare reazioni a catena in questa scatola chiusa attivando un punto rosso per completare un livello. Per avviare una reazione a catena, basta fare clic con il tasto sinistro del mouse. Quando inizia una reazione a catena, queste particelle atomiche iniziano ad attaccarsi al punto rosso, provocando la fusione degli atomi. Questo è definito come un Esplosione nel gioco. A causa della fusione degli atomi, l'area vicino al punto rosso inizia ad aumentare, il che aumenta la velocità di fusione.

Per completare un livello, devi far esplodere il numero specificato di atomi. Per ogni esplosione otterrai dei punti.

Pagina iniziale Scarica la pagina

Scatola del cuore

Scatola del cuoreè un altro gioco di fisica gratuito per PC. Questa app gratuita per Windows 10 si basa sulla teoria della gravità. Tutto sulla Terra è attratto verso la Terra dalla sua attrazione gravitazionale. Segui questa teoria della gravità per completare tutti i livelli del gioco.

Come giocare a questo gioco di simulazione di fisica gratuito:

Heart Box è un gioco di fisica molto semplice per Windows 10. C'è una scatola quadrata (chiamata Heart Box qui) fornita nel gioco. Il tuo obiettivo è portare la scatola nel secchio fornito nel gioco creando una pendenza. Inizialmente Heart Box è posizionato su un'asta orizzontale posizionata su due piccole scatole quadrate. Devi spaccare una di queste scatole per creare una pendenza, così la Scatola del Cuore inizierà a scivolare. In questo modo, devi creare un percorso che guidi Heart Box fino al punto di destinazione.

Questo gioco di fisica presenta molti livelli interessanti. Devi completare il livello precedente per passare a quello successivo. Ma se vuoi giocare a qualsiasi livello casuale, devi acquistare la versione completa, che include tutti i livelli sbloccati.

NOTA: Questa è una versione supportata da pubblicità.

Pagina iniziale Scarica la pagina

Stati della materia

Stati della materiaè un altro software di simulazione fisica in questo elenco. Questo software simula gli stati della materia e consente di conoscere l'effetto del cambiamento di temperatura sui diversi stati della materia. La simulazione è prevista per tutti e tre gli stati della materia. cioè. solido, liquido e gassoso. Puoi studiare questi tre stati della materia con la simulazione in tempo reale. Scarica questo software gratuito di simulazione fisica e osserva cosa succede agli atomi e alle molecole dei diversi stati della materia quando aumenti o diminuisci la temperatura.

Presenta due tipi di simulazioni: Uno è Solido, liquido, gassoso, e altro è Cambiamenti di fase. Entrambe le simulazioni comprendono un recipiente chiuso, un termometro e un termoregolatore, ma in quest'ultima simulazione sono presenti altri due componenti, una pompa e un manometro.

Gli esperimenti vengono condotti su quattro diversi elementi (neon, argon, ossigeno e acqua) in un recipiente chiuso variando la temperatura del recipiente. Il termometro mostra la temperatura attuale all'interno del recipiente.

La simulazione dei cambiamenti di fase di questo freeware mostra la pressione all'interno del recipiente rispetto alla temperatura. È possibile aumentare la pressione aumentando la temperatura del recipiente e viceversa. Se vuoi variare la pressione a temperatura costante, puoi variarla aggiungendo più molecole di un elemento con l'aiuto di una pompa.

Modificando gli stati di un particolare elemento, puoi osservare la forza dei legami covalenti tra le molecole e l'effetto della temperatura su questi legami covalenti.

Pagina iniziale Scarica la pagina

Magnete e bussola

posizione:="" relativa="" in alto:="" a sinistra:="">

Magnete e bussolaè un altro software di simulazione fisica gratuito per PC. Questo è un software di simulazione fisica molto semplice, che ti insegna i campi elettromagnetici della Terra. Mostra come l'ago di una bussola magnetica devia e ci guida nella direzione corretta. È possibile variare l'intensità del campo magnetico. Nel software viene fornito anche un misuratore di campo, con l'aiuto del quale è possibile controllare l'intensità del campo magnetico in diversi punti.

Questa simulazione di fisica gratuita ti consente di apprendere il principio di funzionamento di una bussola magnetica.

Ma finora non abbiamo toccato uno degli argomenti più interessanti e importanti: il test dei dispositivi progettati, sia virtuali che reali.

Il corpo resisterà a un impatto tridimensionale? Si deforma a temperature estreme? Il sistema di raffreddamento dell'elettronica interna è ben progettato? Ci sono due modi per rispondere a queste domande. Primo: testare il dispositivo finito (prototipo) nella vita reale e, sulla base dei risultati, inviarlo per la revisione. Secondo: condurre la modellazione virtuale dei processi fisici e correggere le aree problematiche nella fase di sviluppo. Questo è molto più veloce ed efficiente, quindi puoi ottenere prototipi funzionanti già nella prima iterazione. Diamo un'occhiata ad entrambe le opzioni su progetti reali...

1. Verifica dell'affidabilità del fissaggio della custodia

Cominciamo con un dispositivo per l'invio di un segnale SOS, integrato nell'abitacolo dell'auto. Secondo quanto previsto dalle specifiche tecniche, deve essere fissato con chiavistelli; è vietato l'uso di viti;

Riso. 1. Dispositivo SOS nell'abitacolo dell'auto (lato anteriore)

Durante il processo di sviluppo si è deciso di simulare la collisione di un veicolo con un ostacolo. L'obiettivo è preservare la funzionalità del dispositivo dopo un incidente e proteggere i passeggeri (dopo tutto, non vogliono ferirsi a causa del fatto che il dispositivo è saltato fuori dal supporto).

Ecco come appare il dispositivo dall'interno del cruscotto dell'auto:

Riso. 2. Alloggiamento del dispositivo SOS (lato interno)

Cosa accadrà in caso di collisione? Viene utilizzato un fissaggio abbastanza potente, guarda i fermi. È necessario fare il modello?

Si è deciso di effettuare il calcolo in 2 fasi per tenere conto della forza di serraggio delle chiusure:

1. Inserimento del dispositivo nel pannello interno dell'auto.
2. Collisione.

Le due illustrazioni animate seguenti mostrano il processo di snap da diverse angolazioni. Nella vita sarà leggermente diverso, ma quando si modella è opportuno semplificare il compito il più possibile entro limiti ragionevoli. La cosa principale è tenere conto del precarico del fermo.

Figura 3. Simulazione del processo di aggancio (esterno)

Figura 4. Simulazione del processo di snapping (vista in sezione)

Dall'animazione puoi vedere che il fermo attraversa prima la parte. Questo trucco può e deve anche essere fatto quando si semplifica il compito. Nel nostro calcolo il contatto delle parti è stato incluso successivamente.

Riso. 5. Il dispositivo è volato fuori dal cruscotto a seguito di un incidente

Dopo tali risultati, guardi il prodotto con un aspetto completamente diverso. Prestare attenzione a come è formata la leva nel design.

In questo progetto tutto era già pronto per la produzione dei prototipi. Eravamo pressati per le scadenze. Nessuno si aspettava tali risultati. Sulla base dei risultati della simulazione, abbiamo tempestivamente sospeso la produzione dei prototipi. C'è un'iterazione in meno, facendo risparmiare denaro al cliente.

Abbiamo apportato modifiche al design, a seguito delle quali la sporgenza del dispositivo è diventata notevolmente inferiore grazie alla selezione di nuovi componenti sulla scheda. Anche il montaggio della parte inferiore del dispositivo è stato modificato.

Un altro esempio di modellazione su questo progetto sono i calcoli per i difetti nello stampaggio della plastica (stampaggio a iniezione). Hanno permesso di selezionare materiali ottimali e realizzare parti tecnologicamente più avanzate. Di conseguenza, è stata ricevuta una relazione su possibili segni di affondamento quando il prodotto è stato lanciato nella produzione di massa. È stato inoltre effettuato il calcolo delle tensioni residue nel getto.

Tali difetti sono spesso dovuti al raffreddamento non uniforme della fusione e dipendono dal materiale del prodotto. In futuro, possono portare alla comparsa di crepe e alla completa distruzione dell'alloggiamento. Potresti aver riscontrato questo fenomeno se hai osservato come un prodotto in plastica inizia a rompersi dopo un certo tempo.

2. Custodie in plastica: difetti di fusione

Ora passiamo al progetto successivo. Di seguito è riportata una fotografia di un elemento abitativo in plastica prodotto in serie.

Riso. 6

E questi sono i risultati della modellazione della sua fusione (nessun problema è visibile dalla parte anteriore del prodotto):

Riso. 7

Molto probabilmente hai già visto difetti simili sulla plastica. In questo caso si trova solo all'interno, ma il cliente deve comunque essere consapevole di questi difetti. Probabilmente hai notato che i marchi noti non consentono tali problemi nei loro prodotti.

Come puoi vedere, i risultati della simulazione non coincidono al 100% con la realtà, ma il quadro generale è comunque simile. Nella produzione di massa una fusione può differire dall'altra, questo è normale.

Alcuni prodotti potrebbero essere difettosi per colpa del produttore. Utilizzando il sistema CAE è possibile fornire raccomandazioni al produttore e quindi ridurre il numero di iterazioni da parte sua. Questo è esattamente ciò che abbiamo fatto in questo progetto, di conseguenza il problema è stato risolto in breve tempo. E il prodotto cominciò ad essere prodotto in serie senza difetti visibili non solo all'esterno, ma anche all'interno.

Un altro esempio. La figura seguente mostra un'animazione del prodotto in fase di riempimento. Il calcolo ha preso in considerazione il sistema di colata, il sistema di raffreddamento dello stampo e lo stampo stesso:

Riso. 8

Il difetto di fusione è evidenziato in rosso:

Riso. 9

Questo difetto è ben visibile nella fotografia:

Riso. 10

3. Crash test dell'elettronica

I test di durabilità sono un argomento popolare nelle recensioni di tablet e smartphone. Nei forum si discute spesso se il dispositivo funzionerà dopo una caduta accidentale.

Effettuiamo tali test anche durante lo sviluppo dell'elettronica di consumo. Prendiamo come esempio un gateway Bluetooth:

Riso. undici

Se lasciato cadere da un’altezza di 1,2 metri, il dispositivo doveva essere in perfette condizioni: questo era uno dei requisiti del cliente. Le specifiche tecniche indicavano possibili aree problematiche in cui il dispositivo potrebbe rompersi. Abbiamo effettuato 7 calcoli e abbiamo ottenuto risultati positivi. La figura seguente mostra uno dei risultati del calcolo:

Riso. 12

Dopo aver realizzato i prototipi, lo abbiamo testato nuovamente, questa volta facendo cadere il dispositivo nella vita reale. I risultati sono ancora una volta positivi.

Vale la pena considerare che i prototipi fresati differiscono leggermente nelle caratteristiche fisiche dai casi di serie, prodotti mediante fusione: durante la fresatura, nel prodotto rimangono tensioni residue. Anche in questo caso però è meglio effettuare delle prove.

Dopo aver analizzato i prototipi risultanti, si è deciso di rinforzare leggermente la carrozzeria aggiungendo delle nervature al design. Dopo aver simulato l'effetto della pressione di un dito sul corpo, la rigidità del dispositivo dovrebbe essere aumentata di circa il 30%:

Riso. 13

La seconda fase è stata l'ordinazione di nuovi prototipi.

Dopo aver testato la resistenza alla caduta, il dispositivo, tuttavia, ha iniziato a rompersi, cosa che nessuno si aspettava:

Riso. 14

Questa è un'esperienza davvero preziosa. È positivo che il case non sia ancora stato messo in produzione di massa.

Si è deciso di simulare nuovamente e confrontare i risultati con la pratica. E in effetti, il programma ha mostrato questa nuova area problematica:

Riso. 15

Si è deciso di rimuovere le singole costole. Dopo la successiva simulazione, sono stati ottenuti risultati positivi.

Conclusione: con qualsiasi modifica progettuale, è necessario effettuare calcoli ripetuti e la modellazione computerizzata dei processi fisici aiuta a risparmiare tempo e denaro durante lo sviluppo dell'elettronica. È meglio testare la resistenza dello scafo nei sistemi di analisi ingegneristica, piuttosto che nella vita reale.

[?!] Domande e commenti sono ben accetti. Risponderà il nostro ingegnere progettista Maxim Kendys, esperto nella modellazione di prodotti in plastica e metallo nei sistemi di analisi ingegneristica (CAE).

Volodya ha scritto:

Ho provato a scaricare la versione di prova di Matlab/Simulink + SimMechanics, ma sul sito degli sviluppatori, dopo aver compilato i moduli, hanno detto che mi avrebbero permesso di scaricare se loro stessi ne avessero avuto desiderio, poi mi avrebbero contattato.

SÌ. Di solito ti permettono di scaricare SimMechanics se hai già una licenza Matlab...

Se vieni dalla Facoltà di Meccanica e Matematica, è molto probabile che lì ci siano licenze Matlab per studenti. Il fatto è che Matlab, mi permetto di dirlo, è oggi il pacchetto software per la matematica applicata più diffuso e universale, sia in ambito accademico che produttivo (ad esempio nella nostra fabbrica). SimMechanics è un cosiddetto toolbox, un'estensione del kernel su un argomento specifico. Oltre alla meccanica, ci sono circa 20 toolbox, ad esempio elaborazione del segnale, statistica, ottimizzazione, ecc. Ogni toolbox è dotato di un'interfaccia grafica standard che consente di creare un modello dell'architettura desiderata utilizzando il mouse. Occorre cioè trascinare nel campo di lavoro le icone necessarie degli oggetti utilizzati e determinare gli “input” e gli “output” degli oggetti. Ciascuna cassetta degli attrezzi può essere acquistata opzionalmente, a seconda delle esigenze specifiche.

In tutta onestà, noto che SimMechanics è un toolbox relativamente nuovo (è apparso per la prima volta circa 3 anni fa), cioè, molto probabilmente, non ha la stessa stabilità, ad esempio, di Simulink, che esiste da "un'eternità".

Personalmente utilizzo Matlab in 2 situazioni. In primo luogo, se devi testare un nuovo algoritmo o metodo, Matlab ti consente di programmare in stile C senza problemi. Inoltre, il pacchetto include operazioni vettoriali ottimizzate (BLAS), algebra lineare (LAPACK) e un'interfaccia di visualizzazione molto avanzata per diagrammi 2-3D. In secondo luogo, quando è necessario utilizzare varie funzioni matematiche nel nostro programma, il compilatore (questa è una sorta di toolbox del compilatore Matlab) consente di compilare file di programma Matlab (m-file) in DLL. Mathworks consente a terze parti di utilizzare questa DLL gratuitamente (non è richiesta alcuna licenza aggiuntiva).

Se il programma Matlab con toolbox non è necessario per scopi commerciali, allora posso notare che questo software è molto comune tra gli utenti privati ​​in Russia, ad es. è relativamente facile da acquisire.

Volodya ha scritto:

Sul sito web degli sviluppatori ITI-SIM + SimulationX 2.0 non ho trovato alcun collegamento per scaricare la versione di prova.

Ho fornito intenzionalmente il collegamento perché... è un'alternativa più economica ad ADAMS. Tuttavia, se hai bisogno, come è stato scritto all'inizio, di calcolare le collisioni di corpi di forme complesse, non sono sicuro che ITI-SIM o Matlab ti aiuteranno. Lo stesso modello di impatto 3D è una scienza complessa completamente separata.

Volodya ha scritto:

Ad esempio, un insieme di particelle è dato, sotto forma di punti nello spazio tridimensionale, di un corpo rigido. Ogni particella ha una massa e un vettore velocità. È vero che i vettori velocità di tutte le particelle di un corpo assolutamente rigido sono paralleli?

No perché il corpo può ruotare, asse di rotazione istantaneo...