- •Новые информационные технологии Учебно-методический комплекс
- •Гвоздарев а.Ю.
- •1. Квалификационная характеристика
- •1.1. Основные области профессиональной деятельности выпускника по специальности 010400 «Физика»
- •1.2. Список практических навыков и умений (компетенций)
- •2. Рабочая программа
- •2.1. Содержание дисциплины согласно гос
- •2.2. Распределение часов курса по формам и видам работ
- •2.3. Содержание дисциплины
- •2.4. Планируемые результаты изучения дисциплины
- •2.5. График учебной работы студентов
- •2.6. Программа лекционного курса
- •2.7. Темы лабораторных занятий
- •3. Методические материалы
- •3.1. Задания к лабораторным работам
- •Остывание тел
- •1. Остывание чашки кофе
- •Задание 1.
- •Анализ данных
- •Лабораторная работа 1/1
- •Радиоактивный распад
- •Задание
- •Вынужденный распад ядер
- •Задание
- •Диффузия
- •Задание
- •Вязкое трение при низких скоростях
- •Задание
- •Турбулентное трение
- •Действие иных сил
- •Задание
- •Разрядка конденсатора
- •Задание
- •Зарядка конденсатора
- •Задание
- •Нелинейные эффекты в конденсаторах
- •Задание
- •Самоиндукция
- •Задание
- •Нелинейность индуктивности
- •Задание
- •Изменение температуры атмосферы с высотой
- •Сухоадиабатический градиент температуры
- •Влажноадиабатический градиент температуры
- •Задание
- •Эффект насыщения
- •Задание
- •Электростатическое притяжение
- •Задание
- •Скатывание с горки
- •Задание
- •Падение тела в атмосфере
- •Задание
- •Падение столба
- •Задание
- •Падение тела с большой высоты
- •Задание
- •3.2. Краткое Содержание лекций
- •Математическое моделирование
- •Нелинейные математические модели
- •Задача 1. Популяционная задача с учетом ограничения по ресурсам
- •Задача 2. Популяционная задача с учетом ограничения по ресурсам и модуляции параметров
- •Задача 3. Нелинейная модель динамики численности популяции
- •Алгоритм
- •Модели на основе систем обыкновенных дифференциальных уравнений Задача 1. Популяционная задача с учетом полового состава
- •Алгоритм
- •Математические модели на основе обыкновенных дифференциальных уравнений 2-ого порядка. Задача 1: Свободное падение тела
- •Алгоритм
- •Задача 2: Падение тела с учетом вязкого трения
- •Алгоритм
- •Задача 3: Падение тела с учетом турбулентного трения
- •Алгоритм
- •Двумерные задачи с оду 2-го порядка
- •Баллистическая задача без учёта сопротивления среды
- •Баллистическая задача cучётом сопротивления среды
- •Алгоритм
- •Колебания Механический (пружинный) маятник
- •Алгоритм
- •Учет трения
- •Алгоритм
- •Колебания физического маятника
- •Алгоритм
- •Учет трения
- •Алгоритм
- •Колебания численности в системе «хищник- жертва»
- •Алгоритм
- •4. Самостоятельная работа студентов
- •5. Рекомендуемая литература
- •Основная литература
- •Дополнительная литература
Алгоритм
function dy=fox_rabbit(t,y,alpha,beta,gamma,delta)
dy=[alpha*y(1)-gamma*y(1).*y(2);
-beta*y(2)+delta*y(1).*y(2)];
Как видно из рис. 15, в результате расчёта по алгоритму получаются колебания, похожие на гармонические. Однако при увеличении отклонений от положения равновесия колебания становятся ангармоничными, отклонения от положения равновесия становятся несимметричными, частота падает и становится зависимой от амплитуды, фазовая диаграмма деформируется.
Рис. 15. Колебания численности популяций лис и зайцев в модели Лотки-Вольтерра.
Рис. 16. Фазовая диаграмма.
4. Самостоятельная работа студентов
№ недели
Содержание
Число часов
Контроль
1
2
3
4
1
1.1. Изучение Лк. № 1
1
2
2.1. Изучение Лк. № 2
1
3
3.1. Изучение Лк. № 3
1
4
4.1 Изучение Лк. № 4
1
5
5.1. Изучение Лк. № 5.
1
6
6.1. Изучение Лк. № 6.
1
7
7.1. Изучение Лк. № 7.
1
8
8.1. Изучение Лк. № 8.
1
15
15.1. Подготовка к лабораторной работе №1
4
Защита л.р.
16
16.1. Подготовка к лабораторной работе №2
4
Защита л.р.
17
17.1. Подготовка к лабораторной работе №3
4
Защита л.р.
18
5. Рекомендуемая литература
Основная литература
Самарский А.А. Математическое моделирование: идеи, методы, примеры / А.А. Самарский, А.П. Михайлов. – М.: Физматлит, 2001. – 320 с.
Дополнительная литература
Бахвалов, Н.С. Численные методы / Н.С. Бахвалов, Н.П. Жидков, Г.М. Кобельков [Текст]. – Москва – Санкт-Петербург: Физматлит, Невский диалект, Лаборатория базовых знаний, 2002. – 632 с.
1О методе Рунге-Кутты см. например http://stratum.ac.ru/textbooks/modelir/lection15.html