Modelování - ukázka aktivity Modelování - ukázka aktivity

Úvod

Víte, co to znamená, když něco je ideální nebo něco probíhá ideálně? Snadno se to řekne, ale horší je toho dosáhnout, namítnete.

Model je mimořádně důležitý nástroj při poznávání, myšlení a tvoření. V kurzu se seznámíme s jeho užitečnými i „záludnými" vlastnostmi. Na počítačích se naučíte modely tvořit, prověřovat a využívat. Uvidíte, co všechno se s jejich pomocí ve fyzice dá popsat, vysvětlit a předpovědět.

Ti z vás, kteří se zajímají o to, proč a jak věci fungují, si budou moci vytvořit modely fyzikálních jevů a systémů. Budou zjišťovat, jak dobře modely vysvětlují a popisují chování originálů. Možná, že si budou muset sáhnout na dno své fantazie a nekompromisně prověřit svůj kritický úsudek, ale odměnou jim bude, že si projdou cestu, jak až přesně můžeme poznávát svět.

Model startu dvoustupňové rakety

Ti z Vás, kteří raději konstruují, budou moci tvořit modely, aby zjistili, jak by takové zařízení mohlo a mělo fungovat, uplatní svoji fantazii, tvořivost a naučí se svoje představy vyjádřit a testovat.

Naučíme se odhalovat meze platnosti modelů a simulací a jejich věrohodnost.

Přesvědčíme se, že modely nám pomohou řešit jednoduché i složité problémy nejen ve fyzice ve škole, ale i v běžném životě.

Lekce:

  1. Jaké znáte modely?

Existuje téměř nepřeberné množství různých typů modelů. Budeme společně odhalovat to, co mají společné, v čem se liší a k čemu jsou dobré. Zvláštní pozornost budeme věnovat počítačovým modelům.

  1. Tvoříme modely

Pomocí modelů dokážeme vyjádřit to, co víme, co si myslíme, co se domníváme, že je pravda. K tomu existují různé nástroje. Seznámíme se podrobněji s jedním z nich. Zjistíte, že vytvořit v něm model, který nějak funguje, není nic složitého, ale co dál … to už začíná být zajímavé a zajímavější.

  1. Fyzika – svět modelů

Fyzika je na modely mimořádně bohatá, jejím jazykem je matematika, a tak je cesta k počítačovým modelům zdánlivě otevřená. Budeme hledat, k čemu jsou (počítačové) modely ve fyzice dobré, které vlastnosti musí mít, jak se tvoří a prověřují, k čemu slouží ve fyzice model a k čemu experiment.

  1. Simulace

Simulace jsou hotové, zpravidla dost dobré modely, které dovolují studovat vlastnosti modelu. Z toho je potom možno usuzovat na vlastnosti simulovaného jevu nebo objektu. Vyzkoušíme si, jak se to dělá a na co se musí dávat pozor.

  1. Modely přesné a přesnější

Ne každý model je stejně dobrý (správný, přesný, podrobný …). Podíváme se na to, co to vlastně znamená, že model je správný, přesný, nepřesný, přesnější, jak se dosahuje a prověřuje správnost a přesnost modelu.

  1. Naše modely – jaké jsou a jaké mohly být

Během kurzu budete průběžně zdokonalovat svůj model nějakého fyzikálního jevu nebo systému. V poslední lekci si dokážete, že dovedete svůj model správně představit, že dokážete posoudit, který z modelů je vhodnější, přesnější, k čemu se dá dobře použít a kde už „neplatí". Pokusíte se odhalit slabá i silní místa svého modelu i modelu svých spolužáků. Možná, že dokážete i poradit v čem a jak model zdokonalit.

Z prvního roku Talnetu

Ukázky odevzdaných úkolů k lekci Tvoříme modely

  • Moje počítačové modely – Honza
    • Pendulum – model ukazuje, jak se pohybují 2 tělesa na soustavě kladek. Tělesa jsou mírně vychýlena, aby se rozpohybovala i do stran, model je samozřejmě idealizován (je zanedbáno veškeré tření). Chtěl jsem vyzkoušet, jak se budou pohybovat tělesa na kladkách, když zanedbáme veškeré tření.
    • Zvon – model mám ve skutečnosti doma, jedná se o zvon, který když se rozhoupe, chvíli zvoní, na chvíli přestane a poté se znovu rozezvoní. Chtěl jsem vyzkoušet, jestli je tento jev dán tělesem na konci provázku. Model si můžete prohlédnout zde .
  • Moje počítačové modely – Vlasta
    • Model představuje zvedání tělesa směrem vzhůru pomocí 2 desek, které působí silou ze stran na zvedané těleso, a motoru, který tuto soustavu zvedá vzhůru. Na modelu se ukazuje jedna z možností zvedaní tělesa strojem (ve skutečnosti jsou boční síly tvořeny hydraulickým pístem). Při činnosti se na modelu měří: rychlost tělesa, odpor vzduchu působící na těleso, pozice tělesa na ose Y. Tyto údaje se zobrazují v grafu.
    • Model představuje pohyb dvou kuliček. Pravá kulička je volně v prostoru, proto padá dolů, její pohybová energie se pomocí kvádrů upevněných na vodících lištách a soustavy kladek přenáší na levou kuličku, která je druhým kvádrem posunována nahoru, poté se tento kvádr zastaví, levá kulička se setrvačností stále pohybuje nahoru, zastaví se, a pak se volným pádem pohybuje dolů, až se zastaví o levý kvádr. Předvádí se zde přenos pohybové energie pomocí kladek a provazu, a také setrvačnost levé kuličky a její chování ve volném pádu. Toto se zobrazuje na grafech – na levé straně je rychlost a pozice na ose Y pro levou kuličku, na pravé straně je totéž, ale pro pravou kuličku. Model si můžete prohlédnout zde .

Seminární práce

V loňském roce jsme nabídli účastníkům tato témata seminárních prací:

  1. Planetární systém
  2. Start třístupňové rakety
  3. Můj model -Tvorba počítačového modelu fyzikálního jevu dle vlastního výběru
  4. Robot – Tvorba počítačového modelu mechanického manipulátoru pro přesouvání hmotných (kovových) těles
  5. Srážka dvou automobilů

Samozřejmě, že je možné si navrhnout téma seminární práce podle svého a v dohodě s instruktorem upřesnit zadání.

Společné modelování

Na závěrečném soustředění kurzu si účastníci vyzkoušeli, jak se pracuje v týmech.

Dostali za úkol vytvořit model některého z předváděných jevů. Nejprve si museli všechno pořádně rozmyslet. Potom vytvořili na počítači model a snažili se přesvědčit ostatní, že je dost dobrý. Uvidíme, jaké budou výsledky letos!

společné modelování společné modelování společné modelování

Komentáře (pro přihlášené)