- •Лабораторная работа №1 Построение компьютерной модели
- •Пример компьютерной модели «Биоритмы»
- •I этап. Цели моделирования.
- •II этап. Формализация задачи.
- •III этап. Построение математической модели.
- •IV этап. Выбор метода исследования.
- •V этап. Проверка модели на адекватность
- •VI этап. Использование модели.
- •Задание к лабораторной работе
- •Лабораторная работа №2 Моделирование физических процессов в среде табличного процессора. Краткие теоретические сведения
- •Пример выполнения задания
- •Изменение скорости и высоты со временем
- •Изменение скорости и высоты со временем
- •Задание к лабораторной работе
- •Варианты заданий
- •Лабораторная работа №3 Построение графических моделей физических процессов в среде Lazarus Краткие теоретические сведения
- •Пример выполнения задания
- •Задание к лабораторной работе
- •Варианты заданий
- •Лабораторная работа №4 Имитация движения в среде Lazarus. Краткие теоретические сведения
- •Пример выполнения задания
- •Задание к лабораторной работе
- •Лабораторная работа №5 Компьютерное моделирование в экологии Краткие теоретические сведения
- •Лабораторная работа №6 Компьютерное моделирование случайных процессов. Краткие теоретические сведения.
- •Задание к лабораторной работе
- •Литература
Задание к лабораторной работе
Построить графическую модель движения тела согласно варианту лабораторной работы №2.
Определить значения исследуемых параметров модели.
Варианты заданий
Варианты 1-6. Зависимость скорости движущегося тела от времени
Варианты 7-12. Траектория движения тела
Лабораторная работа №4 Имитация движения в среде Lazarus. Краткие теоретические сведения
Имитация движения в среде Lazarus. Движение некоторого объекта (геометрической фигуры ) в приложении на Lazarus, реализуется по следующему алгоритму:
Объект рисуется так, чтобы он был невидим (цветом фона)
Изменяются координаты объекта
Объект рисуется видимым цветом в новом месте
По истечении некоторого времени процесс повторяется
Интерфейс и функциональность приложения. Для реализации 1-3 пунктов алгоритма необходимы свойство Canvas (канва) формы или компонента Image, а также методы канвы, позволяющие установить цвет пера и кисти и прорисовку объекта.
Для выдерживания паузы между изображениями объекта на старом и новом месте служит компонент Timer (страница System палитры компонентов). Основные свойства таймера:
Enabled (true- включен, false- выключен);
Interval (промежуток времени между срабатываниями таймера, измеряется в миллисекундах).
Как правило, при проектировании приложения таймер следует выключить, а включить программно при наступлении какого-либо события, например, щелчка на кнопке «Начать движение».
Для движения объекта по горизонтали вправо через каждый интервал срабатывания таймера координата x увеличивается на некоторый шаг, координата y не меняется. Если движение происходит по вертикали- наоборот, меняется только y. Если надо двигать объект по некоторой сложной траектории, следует x изменять на шаг, а y вычислять как функцию от x.
Итак, для программирования движения необходимо выполнить следующие действия:
Разместить на форме компонент Timer. Установить его свойство Enabled в значение False. Задать интервал срабатывания таймера, например, 500 (пол-секунды). Поместить на форму кнопку «Начать движение».
Задать начальные установки, например, в обработчике события «прорисовка формы». Этими установками могут быть: начальные координаты объекта, шаг изменения координаты, интервал таймера и др.
Написать процедуру risovanie, которая реализует вышеописанный алгоритм движения объекта
Описать реакцию на событие «Щелчок на кнопке». Единственное, что происходит при наступлении этого события- это включение таймера.
Описать реакцию на событие «срабатывание таймера» (Timer1Timer). Обработчик этого события вызывает процедуру risovanie.
Вид формы при проектировании
|
Вид работающего приложения (окружность движется вправо)
|
Пример выполнения задания
Задача. Имитировать движение планеты вокруг Солнца. Определить вид орбиты и период обращения планеты.
Запишем обезразмеренные уравнения, описывающие движение «малого» тела вокруг неподвижного «большого». В качестве характерных величин примем расстояние от Земли до Солнца ρ = 1,496∙1011 м, (так называемая, астрономическая единица), период круговой орбиты T, соответствующий этому расстоянию, скорость движения по ней . Примем .
Соответствующие уравнения имеют вид:
Интерфейс приложения: на первой форме вводятся исходные данные
Функциональность приложения:
//процедура, реализующая один цикл движения объекта
procedure risovanie;
begin
with Form2.Canvas do begin
Pen.Color:=clRed;// красный «след»
ellipse(XS,YS,XS+5,YS+5);
//пересчет координат
X:=X+2*pi*Vx*dt;
Y:=Y+2*pi*Vy*dt;
Vx:=Vx-2*pi*X*dt/sqrt((X*X+Y*Y)*(X*X+Y*Y)*(X*X+Y*Y));
Vy:=Vy-2*pi*Y*dt/sqrt((X*X+Y*Y)*(X*X+Y*Y)*(X*X+Y*Y));
t:=t+dt;
XS:=trunc(X*Mx)+X0;
YS:=trunc(-Y*My)+Y0;
Pen.Color:=clBlack;//черная «планета»
ellipse(XS,YS,XS+5,YS+5);
if (abs(X-1)<=0.01) and (abs(Y)<=0.09) and (t>dt) then begin //при возвращении в исходную точку таймер
выключается
Form2.Timer1.Enabled:=false;
Form2.Canvas.Pen.Color:=clBlack;
// выводится значение периода Form3.Canvas.textout(Hor+5,Ver+5,'T='+floattostrf(t,ffgeneral,4,1)); end; end;
end;
//при прорисовке второй формы на ней строится система координат
procedure TForm2.FormPaint(Sender: TObject);
begin
Hor:=10;Ver:=10;
x0:=Form2.Width div 2;
y0:=Form2.Height div 2;
Mx:=Form2.Width div 3;
My:=Form2.Height div 3;
t:=0;
with Canvas do begin
Pen.Color:=clBlack;
Pen.Width:=2;
MoveTo(Hor,Y0);LineTo(Form2.Width-Hor,Y0);
MoveTo(X0,Ver);LineTo(X0,Form2.Height-Ver);
TextOut(Form2.Width-Hor,Y0+2,'X');
TextOut(X0-7,Ver,'Y');
end;
end;
//при щелчке на кнопке «Начать движение» включается таймер
procedure TForm2.Button2Click(Sender: TObject);
begin
Timer1.Enabled:=true;
end;
//при каждом срабатывании таймера вызывается процедура risovanie
procedure TForm2.Timer1Timer(Sender: TObject);
begin
risovanie;
end;
Результат : на второй форме – траектория движения «планеты» и значение периода (в земных годах)