Класифікація моделей. Комп’ютерне моделювання

"Класифікація моделей. Комп’ютерне моделювання"

Мета уроку:

• Ознайомити учнів з поняттям моделювання та його класифікацією.

• Пояснити, що таке комп’ютерне моделювання і як воно застосовується.

• Розвинути вміння класифікувати моделі та використовувати їх у різних ситуаціях.

У попередньому параграфі наведено приклади класифікації моделей за їх призначенням. Поміркуйте, за якими ще ознаками можна їх класифікувати.

Моделювання – це процес створення спрощеного представлення реальної системи для її вивчення.

Схематично процес моделювання можна подати, як на рис. 1:

Основним завданням процесу моделювання є створення моделі, яка є найбільш наближеною до оригіналу та властивості якої відповідають меті дослідження.

Моделі можна класифікувати за різними ознаками: призначення, спосіб подання, стан. На рис. 2 подано розподіл моделей за способом подання.

Матеріальні моделі (їх ще називають предметними, фізичними) відтворюють геометричні та фізичні властивості оригіналу й завжди мають реальне втілення. Приклади: іграшковий човник, лялька, шкільний фізичний прилад для демонстрування взаємодії електромагнітних полів, макет космічного корабля, аеродинамічна труба й ін.

Інформаційна модель — це модель, яка містить інформацію про суттєві властивості об’єкта, зв’язок між ними та призначена для дослідження стану об’єкта в разі зміни його властивостей.

Інформаційні моделі не мають матеріального втілення й будуються лише на інформації. Оскільки інформація, яка характеризує об’єкт або процес, може мати різний обсяг і форму подання, то розрізняють такі форми подання інформаційних моделей, як вербальна та знакова.

• Вербальна (від латин. verbalis — усний) модель — опис об’єкта природною мовою. Наприклад: закони механіки, що сформульовані у словесній формі, правила дорожнього руху, рецепт приготування страви тощо.

• Знакова модель — інформаційна модель, подана спеціальними знаками. Наприклад: малюнки, тексти, графіки, схеми тощо. За способом реалізації існують такі знакові моделі: графічні, математичні, комп’ютерні:

— графічні моделі призначені для наочного подання об’єктів, процесів, явищ. Прикладами є карта місцевості, схема електричного кола, креслення геометричних фігур, функціональна схема комп’ютера;

— математична модель — це система математичних рівнянь, формул, числових множин, які описують деякі властивості реального об’єкта, процесу або явища. Багато задач із фізики, біології, хімії розв’язують за допомогою рівнянь і нерівностей.

Які типи моделей застосовують на практиці?

Яку модель називають інформаційною?

Наведіть приклади графічних моделей.

Існує щє один ефективний метод наукового пізнання та вивчення систем — комп’ютерне моделювання.

Комп’ютерне моделювання — створення інформаційних моделей комп’ютерними засобами.

Прикладом програмних засобів для реалізації інформаційних моделей є системи програмування, табличні процесори, математичні та графічні програмні засоби, системи управління базами даних тощо.

Комп’ютерні моделі просто й зручно досліджувати. Вони забезпечують проведення обчислювальних експериментів, які за звичайних умов реалізувати неможливо або досить складно.

Основними перевагами комп’ютерного моделювання є можливість багаторазового повторення тих самих дій; невисока вартість реалізації моделі; висока наочність візуалізації процесів, які виконуються в моделі; безпечність реалізації моделі; висока швидкість виконання дослідження; отримання результатів моделювання в зручному вигляді для аналізу.

Системи комп’ютерного моделювання застосовують у різних сферах людської діяльності. Особливо розповсюдженими нині є комп’ютерні симулятори, які імітують управління якимось процесом, апаратним або транспортним засобом.

За станом розрізняють статичні й динамічні моделі.

Статична модель фіксує стан об’єкта, процесу, явища в певний момент. Наприклад: стан дорожнього руху в мікрорайоні в годину пік, дані приладів літака в момент відриву від злітної смуги.

Динамічна модель відображає поведінку об’єкта протягом певного часу. Наприклад: координати й основні дані приладів літака через кожну секунду під час зльоту.

Динамічні моделі можна досліджувати в реальному масштабі часу, а також у скорочений чи збільшений період. Наприклад: процес плавлення металу, який реально здійснюється упродовж кількох годин, можна змоделювати протягом декількох хвилин.

Наведіть приклади моделювання з використанням різних моделей.

Які моделі, на вашу думку, доцільно реалізувати на комп’ютері? Наведіть приклади.

Розробіть і дослідіть комп’ютерну модель рівноприскореного руху об’єкта.

Можна використовувати графічний редактор, або будь-яке зручне вам середовище