Описання проекту та його створення

Основні вимоги до створення проекту

Основні цілі програмного забеспечення: Моделювання у віртуальному середовищі навчальних проєктів у вигляді лабораторних робіт з фізики, які спрямовані на покращення і спрощення навчального та практичного процесу навчання.

Основні функції: Віртуальні лабораторні роботи можна демонструвати в класі під час лекції як доповнення до лекційних матеріалів. Проводити в комп'ютерному класі по мережі, з подальшим аналізом успішності учня. Міняючи параметри в інтерактивній лабораторії, користувач бачить зміни в 3D середовищі як результат своїх дій. Ефективне застосування інтерактивних тестів і уроків в освітньому процесі сприяє не тільки підвищенню якості освіти, а й економії фінансових ресурсів, створюють безпечне, екологічно чисте середовище.

Основні групи користувачів: Основними користувачами даного програмного забеспечення являються учні середніх навчальних закладів, студенти вищих навчальних закладів, училищ, викладачі як і середніх так і вищих навчальних закладів, а також люди які не відносяться до освітніх закладів і мають засоби для використання даного програмного забеспечення з метою самосвіти.

Конкурентне ПО: Для створення подібних програм які допомагають з легкістю і без всяких перешкод проводити лабораторні заняття з фізики можуть використовуватися і такі технології програмування як Adobe Flash, 3D Max, Agar, Crystal Space, NeoAxis 3D. Їх використання може здатися легким на перший погляд, але це не так. Відмінність всіх цих технологій від технології Unity 3D в тому, що в ній повністю відкритий вихідний код, дуже зручний у використанні інтерфейс програми, можливість редагувати скрипти, при чому ваш проект може бути запущений у іншому вікні програми одночасно.

Створення проекту

Для створення проекту я візьму типову задачу з фізики, а саме «теоретична механіка – статика» яка подана нижче:

«Система східних сил в площині»

b

a

Q

P

E

D

C

B

A

До мотузки АВ, один кінець якої закріплений в точці А, прив'язані в точці В вантаж Р і мотузка ВСD, перекинута через блок; до її кінця  D прив'язана гиря Q вагою 100 Н. Визначити, нехтуючи тертям на блоці, натяг T мотузки АВ і величину вантажу Р, якщо в положенні рівноваги кути, утворені мотузками з вертикаллю ВЕ, дорівнюють .

 

Розглянемо рівновагу точки В і складемо розрахункову схему сил, діючих на неї (рис.1).

На точку В, як активна сила, діє сила тяжіння вантажу.

З боку зв'язків (мотузок) на точку В діють їх реакції - натяг уздовж мотузки АВ і натяг частини мотузки НД, причому за модулем натяг N дорівнює вазі вантажу D (N = Q).

 

 

x1

b

a

x

C

B

A

y

 

 

Для отриманої в розрахунковій схемі плоскої системи збіжних сил складаємо два рівняння рівноваги в проекціях на осі координат x і y :

З рівняння (1) знаходимо  Підставляємо в рівняння (2) і знаходимо   При заданих числових значеннях отримуємо T = 122 Н, Р = 136,6 Н.

Перевірка.

Для перевірки складемо ще одне рівняння рівноваги у формі проекцій сил на вісь x1 (рис.1) і переконаємося, що воно звертається в тотожність:

Дійсно, при підстановці знайдених значень отримуємо

Відносна похибка обчислень становить не більше (0,028 / 100) .100% ~ 0,028%.

Відповідь.

Натяг мотузки АВ дорівнює T = 122,5 Н, вага вантажу Р = 136,6 Н.

 

Комп'ютерне рішення.

Для вирішення системи лінійних рівнянь можна використовувати, наприклад, матричний метод. Рівняння рівноваги (1) і (2) запишемо у стандартній формі, зберігаючи невідомі в лівих частинах рівнянь:

У матричному вигляді ця система рівнянь записується так:

Матричне рішення має вигляд:

У середовищі Mathcad можна виконати і перевірку.

Після рішення задачі в середовищі Mathcad та знаходження усіх вхідних даних можна сміливо приступати до створення проекту який повністю зможе зобразити в віртуальному середовищі Unity 3D дію східних сил на площині.

 

 

                                            ВИСНОВОК

У ході нашого дослідження всі поставлені завдання були вирішені.

Ми визначили сутність віртуальної робочого середовища - це сукупність інформаційних ресурсів, забезпечує комплексну методичну та технологічну підтримку процесу роботи . Також , ми визначили специфіку віртуальної робочого середовища в безлічі програмних продуктів. Віртуальна навчальне середовище забезпечує максимальну інтерактивність навчання , підвищуючи якість освіти і зменшуючи тимчасові витрати на навчання . Ми розглянули класифікацію та особливості і виявили специфіку робочого середовища , умовності організації взаємодії між користувачем і інтерфейсом. Розглянули віртуальне середовище , як засіб навчання і як інструмент для саморозвитку.

Ми вивчили особливості віртуального середовища , як робочого та навчального місця. Таке середовище надає практично необмежені можливості для моделювання та експериментів . Межею складності встановлюваних завдань може служити складність внутрішньої організації середовища , а також , продуктивність апаратної частини проекту .

Ми вивчили пристрій віртуального середовища за допомогою середовища розробки Unity . Це досить складний пакет програм, що дозволяє розробляти віртуальні ігрові світи. він знаходиться серед лідерів по продуктивності серед 3D рендерер . Також , Unity має цілу низку переваг порівняно зі своїми найближчими аналогами . Серед достоїнств цього середовища розробки слід , також , згадати мультиплатформеність .

У ході виконання курсової нашою командою була розроблена віртуальна робоча середу факультету МІФ ВГСПУ . Ми вивчили дидактичні можливості тривимірної віртуальної робочого середовища і уклали , що відео- лекції є , на наш погляд , найприйнятнішою формою лекцій у нашому середовищі . Також наш проект не страждає нестачею практики , і учні завжди можуть виконати різні експерименти і досліди . Для учнів завжди в наявності електронна бібліотека , яка в змозі замінити звичайну традиційну бібліотеку.

Наш проект дозволяє повністю закінчити курс навчання або навіть отримати спеціальність. Графік занять гнучкий і підлаштований під учнів . Віртуальні практичні заняття цілком можуть замінити традиційні . Цей проект - це ще один крок на шляху розвитку інформаційного суспільства , тому він може бути впроваджений.