Понятие модели. Моделирование

Модель – упрощенное представление о реальном объекте, процессе или явлении.
Оригиналы и модели

Модель отражает лишь некоторые свойства объекта, существенные для достижения цели моделирования.

Моделирование — это процесс построения моделей для исследования и изучения объектов, процессов, явлений.

Объект моделирования —объекты живой или неживой природы, процессы и явления действительности.

МОЖНО МОДЕЛИРОВАТЬ:
Объекты (живой или неживой природы):
уменьшенные копии зданий, кораблей, самолетов
модели ядра атома, кристаллических решеток
чертежи
Процессы:
изменение экологической обстановки
экономические модели
исторические модели
Явления:
землетрясение
солнечное затмение
цунами

материальная точка
(под материальной точкой понимают обладающее массой тело, размерами и формой которого в конкретной ситуации можно пренебречь)

Один и тот же объект может иметь множество различных моделей

Цели моделирования
Сохранить
и передать
информацию
о наблюдаемом
объекте
Показать,
как будет
выглядеть объект,
которого еще нет
(автомобиль и т.д.)
Изучить или испытать
на модели работу
будущего изделия,
если испытание
объекта – оригинала
дорого, опасно или
невозможно
(медицина. Авиация,
космос ит.д.)

1. В реальном времени оригинал может уже не существовать или его нет в действительности.
последствия ядерной войны

2. Интересуют только некоторые свойства оригинала. (Оригинал может иметь много свойств и взаимосвязей. Чтобы изучить конкретное свойство, иногда полезно отказаться от менее существенных свойств.)

3. Оригинал либо очень велик, либо очень мал.

4. Процесс протекает очень быстро или очень медленно.
процессы в двигателе внутреннего сгорания (очень быстрые)
геологические явления (очень медленные)

5. Исследование объекта может привести к его разрушению.

6. Исследование оригинала опасно для жизни.

7. Уменьшение затрат
разработка нового самолета или корабля
8. Для понимания сущности
изучаемого объекта и
прогнозирование последствий
9. Для того, чтобы научиться управлять
объектом
10. Для отдыха и познания окружающего
мира (игрушки)

Классификация моделей

Модели по области использования
учебные (в т.ч. тренажеры)
опытные – при создании новых технических средств
научно-технические
аэродинамическая труба
испытания в опытовом бассейне
имитатор солнечного излучения
вакуумная камера в Институте космических исследований
вибростенд
НПО «Энергия»

Модели по фактору времени
статические – описывают оригинал в заданный момент времени
силы, действующие на тело в состоянии покоя
результаты осмотра врача
фотография
динамические
модель движения тела
явления природы (молния, землетрясение, цунами)
история болезни
видеозапись события

По способу представления
Материальные модели – это копии объекта, выполненные в другом масштабе, из другого материала.
Иными словами – это физическое подобие объекта.
Информационные модели – это модели, отражающие реальные объекты на языке кодирования информации, в виде чертежей, схем, математических формул и т.д.
Иными словами – описание объекта.
P = (a + b)*2

информационные модели представляют собой
информацию о свойствах и состоянии объекта,
процесса, явления, и его взаимосвязи с внешним миром:
вербальные – словесное или мысленное описание на естественном языке
знаковые – выраженные с помощью формального языка
графические (рисунки, схемы, карты, чертежи, графики, графы…)
табличные
математические - описание моделируемого процесса на языке математики. (математические формулы, неравенства, системы и т.п.)
логические (различные варианты выбора действий на основе анализа условий)
специальные (ноты, химические формулы)

Модели по структуре
табличные модели (пары соответствия)
иерархические (многоуровневые) модели
сетевые модели

Формализация –– это замена реального объекта, процесса или явления его формальным описанием, т.е. его информационной моделью.

Задание №1
Составьте сетевую модель. В первом ряду укажите имена друзей, во втором – их увлечения. Изобразите дугами связи: имя – увлечение.

Строение информационной модели:
характеристики (параметры) объекта
связи между ними
Пример: модель равномерного прямолинейного движения.
Параметры: скорость v, время t, путь S.
Связь между ними: S=v · t.
Задание №2.
Укажите параметры и связи для модели «Треугольник».
Параметры: _________________________
Связи: ______________________________

Задание №3
Моделью химической реакции является уравнение этой реакции:
2КОН + Н2SO4 = K2SO4 +2H2O
Является ли эта модель информационной? _________________
Почему? ___________________
Укажите параметры этой модели.
___________________________
Укажите связи. _______________

Задание №4
Предложите параметры для информационной модели вашего класса.

Задание №5.
Приведите примеры программных средств для работы с компьютерными моделями.
Задание №16.
К каким моделям, изученным вами, можно отнести:
рисунок, выполненный на компьютере _________________________________
киноафишу _________________________
анатомический муляж _________________
расписание уроков ____________________