Symulacja Komputerowa w Czasie Rzeczywistym
|
|
- Anatol Stefaniak
- 8 lat temu
- Przeglądów:
Transkrypt
1 Piotr Tronczyk, Romuald Kotowski Symulacja Komputerowa w Czasie Rzeczywistym Polsko-Japońska Wyższa Szkoła Technik Komputerowych Katedra Metod Komputerowych Techniki ul. Koszykowa 86, Warszawa tronczyk@pjwstk.edu.pl, rkotow@pjwstk.edu.pl Streszczenie W pracy przedstawiono model tkaniny w postaci stabilnego układu punktów materialnych połączonych wiązaniami sprężystymi. Rozwiązano zagadnienie kolizji tkaniny z obiektami świata zewnętrznego (np. ze ścianami czy przeszkodami napotykanymi podczas ruchu). Zaprezentowaną metodę wykorzystano do następujących symulacji komputerowych: swobodny spadek tkaniny na sferę, tkanina podwieszona, flaga powiewająca na wietrze. Wstęp Podczas symulacji zjawisk fizycznych stajemy przed poważnymi problemami numerycznymi, których rozwiązanie jest niejednokrotnie trudne oraz czasochłonne. W wielu aplikacjach musimy sprostać wzajemnie przeciwstawnym wymaganiom. Taka sytuacja zachodzi np. dla animacji filmowych, w których z jednej strony musimy wygenerować obrazy jak najbardziej blisko oddające przebieg rzeczywistych procesów, a z drugiej strony chcemy by ich generacja przebiegała w czasie rzeczywistym, więc ani zbyt szybko, ani zbyt wolno. Współczesna technologia komputerowa umożliwia realizację tych zadań na razie tylko dla niezbyt skomplikowanych symulacji, ale obserwacja jej rozwoju pozwala mieć nadzieję, że będzie możliwe w taki sposób traktowanie coraz bardziej skomplikowanych symulacji. Aby symulacja zjawiska fizycznego wyglądała realistycznie, musimy uwzględnić bardzo dużą liczbę parametrów, co powoduje komplikację obliczeń numerycznych. W tej sytuacji celowym jest dokonanie szczegółowej analizy postawionego zadania i wyodrębnienie z niego mniejszych elementów, dla których można dokonać niezbędnych obliczeń, a następnie złożyć z nich ponownie wyjściowy model. Pożyteczne jest również przygotowanie zestawu narzędzi pozwalających wykorzystywać w symulacjach podstawowe prawa fizyki, np. prawa dynamiki Newtona, czy to w badaniu ruchu punktu materialnego czy też bryły sztywnej. Zamiast budować każdą symulacje od początku możemy wykorzystać niektóre elementy występujące w wielu zagadnieniach fizycznych. Podejście to zostanie przedstawione na przykładzie symulacji ruchu tkaniny (ubranie, flaga) będącej pod wpływem siły grawitacji i lepkości ośrodka w którym jest umieszczona. Problem jest dość złożony, jeżeli jednak potraktujemy tkaninę jako zbiór punktów materialnych i będziemy zajmowali się ruchem tylko tych pojedynczych elementów, to okaże się, że zadanie znacznie się upraszcza. 1 Model fizyczny Każdy proces przygotowania symulacji komputerowej rozpoczynamy od zdefiniowania modelu fizycznego, który przekształcamy w model matematyczny i następnie w model numeryczny. W niniejszej pracy również postępujemy zgodnie z tą metodologią. Naszym celem jest symulacja ruchu cienkiego, wiotkiego i podatnego na deformacje sprężyste wycinka powierzchni, który w dalszym ciągu pracy nazywać będziemy tkaniną. Nazwa ta dobrze oddaje pożądane cechy obiektu będącego przedmiotem naszych zamierzeń symulacyjnych. Do tych pożądanych cech zaliczamy w szczególności: 1. łatwość dopasowania się do kształtu obiektów napotykanych na drodze ruchu, np. możliwość zawijania się wokół kuli, czy też rozpłaszczanie na płaszczyźnie podłoża, 2. możliwość zachowania pewnej sztywności, a więc np. zachowania stałości kształtu w trakcie swobodnego opadania pod wpływem siły ciężkości, 3. ciągłość powierzchni, a więc nawet wtedy gdy nastąpi silne zniekształcenie powierzchni, np. zawijanie i falowanie, to nie może zajść przebicie tej powierzchni przez siebie samą,
2 4. grubość tkaniny H jest dużo mniejsza od jej pozostałych wymiarów, czyli od długości L i szerokości W ; tak więc zachodzą następujące związki: L H 1, i W H 1. W pierwszym przybliżeniu zaniedbujemy wpływ grubości tkaniny na jej zachowanie. Niech masa tkaniny wynosi M. Zakładamy, że tkanina jest jednorodna, więc możemy przyjąć, że składa się z węzłów o jednakowej masie m i połączonych sprężystymi wiązaniami. Zachodzi więc związek: M = m n, gdzie n liczba węzłów tkaniny, którym przypisujemy cechy punktów materialnych. Odpowiedzi na pytanie, jakie rodzaju mają to być wiązania łączące węzły - punkty materialne, będziemy poszukiwali na drodze eksperymentów numerycznych. 2 Model matematyczny Model matematyczny tworzy układ równań (różniczkowych algebraicznych) opisujących zachowanie modelu fizycznego badanego układu rzeczywistego. W naszym przypadku podstawowym elementem badań jest ruch punktu materialnego pod wpływem przyłożonych sił. 2.1 Punkt materialny Ruch punktu materialnego jest określony przez drugą zasadę dynamiki Newtona: pochodna wektora pędu punktu materialnego względem czasu jest równa przyłożonej do niego sile F = dp, lub w przypadku gdy m = const, w dt postaci: F = ma, czyli d 2 r dt 2 = F m. (2.1) Jest to z równanie różniczkowe zwyczajne drugiego rzędu, które można rozwiązać numerycznie w prosty sposób stosując metodę Eulera, bądź bardziej dokładną metodę Rungego-Kutty. 2.2 Siły Wektor F jest wypadkową wszystkich sił działających na punkt materialny. W omawianym modelu uwzględniono tylko trzy siły: F g siłę przyciągania Ziemi, F l siłę oporu stawianą ruchowi tkaniny przez ośrodek (gaz, ciecz), w którym tkanina się porusza, F w siłę oddziaływania punktu materialnego z sąsiednimi punktami materialnymi. Mamy więc ostatecznie, że F = F g + F l + F w. (2.2) Siła grawitacji Zgodnie z II zasadą dynamiki Newtona siła będąca wynikiem przyciągania Ziemi i działająca na pojedynczy punkt materialny wynosi: F g = mg, (2.3) gdzie m masa punktu materialnego, g przyspieszenie grawitacyjne. 2
3 2.2.2 Lepkość ośrodka W trakcie swego ruchu poprzez ośrodek (gaz lub ciecz), występuje zjawisko tarcia. Przy niewielkich prędkościach, odpowiednia siła oporu jest proporcjonalna do prędkości i jest skierowana przeciwnie do kierunku ruchu. W przypadku swobodnego spadku tkaniny będzie ona miała kierunek przyspiszenia grawitacyjnego, ale zwrot będzie przeciwny. Tak więc, w naszym przypadku opór ośrodka modelujemy równaniem: F l = k l v, (2.4) gdzie k l współczynnik lepkości ośrodka. Zakładamy, że ruch jest powolny, czyli siła jest proporcjonalna do prędkości. Dla większych prędkości siła oporu ośrodka jest proporcjonalna do wyższych potęg prędkości (np. w modelowaniu ruchu pocisku) Oddziaływanie punktów materialnych Połączenie pomiędzy punktami materialnymi można zrealizować implementując w modelu nową siłę, siłę sprężystości, wynikającą bezpośrednio z prawa Hooke a, która dla sprężyny ma postać gdzie k s współczynnik sprężystości, a r wydłużenie sprężyny. F s = k s r, (2.5) Uogólniając ten wzór na oddziaływanie między dwoma punktami o wektorach wodzących r 1 i r 2 otrzymamy, że F s 12 = k s ( r 1 r 2 d) r 1 r 2 r 1 r 2, (2.6) gdzie d długość sprężyny w stanie równowagi. Siły wynikające z oddziaływania sprężystego obliczamy korzystając z prawa Hooke a opisanego wzorem (2.6). W trakcie drgań sprężyny występuje siła tłumiąca jej ruch, którą opisujemy następującym wzorem : [ ( )] F t 12 = k d r1 r 2 (v 1 v 2 ) r 1 r 2 r 1 r 2 r 1 r 2 Ostatecznie więc siła oddziaływań między węzłami wynosi: F 12 = gdzie k d współczynnik tłumienia sprężyny. (2.7) F 12 = F s + F t (2.8) ( [ k s ( r 1 r 2 d) + k d (v 1 v 2 ) r ]) 1 r 2 r 1 r 2 r 1 r 2 r 1 r 2, (2.9) Równanie (2.7) pozwala modelować utratę energii w trakcie odkształcenia sprężyny. Energia ta zostaje zamieniona na ciepło. W przyjętym modelu zakładamy, że wzrost temperatury spowodowany ściskaniem oraz rozciąganiem sprężyny nie ma wpływu na zmianę właściwości materiału, z którego została ona wykonana. Wyznaczenie siły działającej na drugi z punktów (r 2 ) tworzących układ połączony sprężyście, sprowadza się do odwrócenia znaku siły wyliczonej dla pierwszego punktu. Tak opisaną siłę oddziaływania punktów materialnych wykorzystamy w naszym modelu do łączenia punktów materialnych w obiekty złożone. 3 Model numeryczny Opisany wyżej model matematyczny przekształcimy na model numeryczny, w celu dokonania obliczeń komputerowych i realizację animacji komputerowej przedstawiającą ruch tkaniny. Do obliczeń komputerowych zastosujemy podejście obiektowe. Pierwszym i najważniejszym z rozważanych przez nas obiektów jest punkt materialny. Przypisujemy mu następujące atrybuty: masę, położenie, prędkość i przyspieszenie. Działają nań siły zewnętrzne, np. grawitacja i opór ośrodka w którym się porusza. Punkty materialne są prostymi obiektami, więc symulacja ich zachowania nie sprawia trudności. Można z nich konstruować bardziej złożone struktury, wprowadzając dodatkowe oddziaływania między nimi, np. połączenia sprężyste punktów materialnych. Zachowanie takiego układu musi spełniać wtedy zasady dynamiki Newtona oraz prawo Hooke a. 3
4 Dotychczasowe doświadczenie wskazuje, iż podejście programowania obiektowego nadaje się jak najbardziej do realizacji systemu symulacyjnego opartego na obiektach typu punkt materialny. Pojedyncze punkty można przechowywać w prostych strukturach danych, np. w liście (lub innej strukturze danych), umożliwiającej łatwy i szybki dostęp do danego elementu oraz proste operacje wstawiania i usuwania elementów. 3.1 Rozwiązywanie równań ruchu W celu numerycznego rozwiązania zagadnienia sprowadzamy równanie różniczkowe drugiego stopnia (2.1) do układu dwóch równań różniczkowych pierwszego rzędu: gdzie n liczba punktów materialnych. dr i dt = v i, dv i dt = F i. m i i = 1,..., n (3.1) Ogólny algorytm obliczający przemieszczenia pojedynczych punktów materialnych wygląda następująco: oblicz siły działające na każdy punkt materialny o wektorze wodzącym r i, rozwiąż układ równań ruchu dla wszystkich n punktów. Ten prosty system (nawet bez uwzględnienia oddziaływań sprężystych między punktami), daje możliwość symulacji zjawisk takich jak krople wody wylatujące z fontanny czy fajerwerki. Oczywiście, jest to bardzo duże przybliżenie zjawiska, ale zaletą takiego systemu jest jego prostota oraz szybkość działania. To właśnie podejście stosowane jest praktycznie, np. podczas realizacji filmów animowanych. 3.2 Notacja Zakładamy że system składa się z n punktów materialnych w przestrzeni R 3. Każdemu punktowi materialnemu przypisujemy następujące atrybuty: r i wektor położenia i-tego punktu, v i wektor prędkości i-tego punktu, F i wektor wypadkowej siły działającej na i-ty punkt, r = {r 1, r 2,..., r n } wektor rozmiaru 3 n (ponieważ każdy punkt opisany jest w przestrzeni trójwymiarowej poprzez składowe położenia x, y, z) v = {v 1, v 2,..., v n } wektor rozmiaru 3 n (ponieważ każdy punkt opisany jest w przestrzeni trójwymiarowej poprzez składowe prędkości wzdłuż osi x, y, z), F = {F 1, F 2,..., F n } wektor rozmiaru 3 n (ponieważ wypadkowa siła działająca na punkt opisana jest w przestrzeni trójwymiarowej poprzez składowe wzdłuż osi x, y, z). Wektory oznaczamy drukiem wytłuszczonym. 4
5 3.3 Różnice skończone W modelu numerycznym musimy zamienić równania różniczkowe na równania różnicowe. Zastosujemy tu standardową procedurę. Rozpatrzmy równanie różniczkowe zwyczajne pierwszego rzędu: dy = f(y, t). dt Z definicji pochodnej wiemy, że: ( ) dy y dt = lim t 0 t y(t + t) y(t) = lim. (3.2) t 0 t Dla potrzeb numerycznych stosujemy przybliżenie t = const 0. Wielkość kroku czasowego może być w trakcie realizacji obliczeń zmieniana, niemniej dla każdego kroku jest stała. W ten sposób otrzymujemy układ równań różnicowych, które rozwiązujemy numerycznie korzystając z metody Eulera według schematu pokazanego na rysunku 3.1. Główny nacisk kładziemy na wizualizację otrzymanych wyników, jest to z punktu widzenia naszych wymagań wystarczająco dobre przybliżenie. t=const r 0 ={x 0,y 0,z 0 } v 0 ={v x0,v y0,v z0 } r=r 0 v=v 0 v=[f(r(t),t)/m]* t v=v+ vt r=v* t r=r+ r Narysuj punkt Dalej? nie Koniec Rysunek 3.1: Schemat blokowy rozwiązywania układu równań różniczkowych metodą Eulera tak 4 Kolizje Wykrywanie kolizji jest bardzo ważną, integralną częścią procesu symulacji. Zdarzenia polegające na zderzeniu tkaniny z przeszkodami wywołują różne zachowanie się tkaniny w zależności od geometrii uderzanego obiektu. W pierwszym przybliżeniu, a tu realizowanym, uderzane obiekty są nieruchome. Kolejnym bardzo ważnym elementem są samozderzenia, czyli zderzenia tkaniny samej ze sobą. Nie można z góry przewidzieć, jakie części tkaniny ulegną tak silnemu zakrzywieniu, że zderzą się z inną swą częścią. Algorytm badania takiego zdarzenia jest dobrze znany, ale jak na razie jest zbyt powolny, by mógł spełniać nasze oczekiwania. W kolejnych podrozdziałach rozpatrzymy kolizje tkanina ściana i tkanina sfera. 4.1 Kolizje punkt-ściana Rozpatrzmy kolizję punkt-ściana ograniczająca. Realizacja tego najprostszego z typów kolizji pozwoli nam przedstawić pierwsze efekty działania algorytmu. Rozważania będą prowadzone dla przypadku dwuwymiarowego, ale przejście do trzech wymiarów nie jest niczym skomplikowanym. Zdefiniujemy dwuwymiarowy, fizyczny świat złożony z pojedynczego punktu materialnego ograniczonego poprzez ściany opisane prostymi: x = -1, x = 1, y = -1 i y = 1. Nie interesują nas siły działające na punkt materialny, wiemy tylko, że ma on pewną prędkość, znamy jego położenie i istniejące ograniczenia (więzy) nałożone na jego ruch. Zdefiniujemy je następująco: float xmin = -1, xmax = 1, ymin = -1, ymax = 1; Ograniczenia te to równania prostych ograniczających ruch punktów materialnych w modelu. W pierwszym kroku wyznaczymy wektory normalne do ścian (w przypadku dwuwymiarowym do prostych) ograniczających ruch punktu materialnego. Odpowiednio dla ścianek ograniczających rysunek 4.1 wektory mają następującą postać: Wektor n1( 1, 0, 0); Wektor n2(-1, 0, 0); Wektor n3( 0, 1, 0); Wektor n4( 0,-1, 0); 5
6 n 3 n 1 n 4 n 2 Rysunek 4.1: Wektory normalne do ścianek ograniczających ruch punktu materialnego Powstaje pytanie, w jaki sposób rozpoznawać kolizje punktu ze ścianą? Dla tego konkretnego przypadku ścian ograniczających procedura obsługi kolizji jest dość prosta. Weźmy dany punkt P w modelu. Pytanie, czy nastąpiła kolizja z którąkolwiek ze ścian, sprowadza się do pytania, czy punkt znajduje się wewnątrz prostokąta o współrzędnych (xmin,ymin,xmax,ymax). Intuicyjnie poprawnym podejściem jest sprawdzenie, czy współrzędne (x, y, z) punktu znajdują się wewnątrz prostokąta ograniczającego: if (x < xmin y < ymin x > xmax y > ymax) { \\ nastapila kolizja } W przypadku trójwymiarowym należy dodatkowo uwzględnić ograniczenia zmin oraz zmax 4.2 Kolizja ze sferą Wprowadzimy do naszego modelu nowy obiekt, sferę kolizji. Sfera kolizji jest obszarem zdefiniowanym przez wektor położenia, promień sfery oraz pewien współczynnik tłumienia tlum, określający stratę energii przy odbiciu punktu od sfery. Wykrycie kolizji punktu materialnego ze sferą nie jest zadaniem trudnym. Na rysunku 4.2 przedstawiono sferę kolizji o promieniu R oraz punkt materialny. y z=0 n R n r n r 1 Rysunek 4.2: Sfera kolizji i punkt materialny w rzucie na płaszczyzn xy Wektory n zaznaczone na rysunku, są normalnymi do powierzchni sfery. Oczywiście, wektorów tych jest nieskończenie wiele. Oznaczenie kilku wektorów tą samą literą nie oznacza, że są one sobie równe. Można powiedzieć, że n jest funkcją otrzymującą jako parametr współrzędne punktu na powierzchni sfery i wyznaczającą dla tego punktu wektor normalny. Obsługa kolizji w naszym przypadku sprowadza się do sprawdzenia, czy punkt znajduje się wewnątrz czy na zewnątrz sfery. Aby to zrobić, należy wyznaczyć odległość między wektorem wodzącym punktu materialnego (na rysunku 4.2 wektor r) oraz środkiem sfery kolizji (wektor r 1 ) i porównać ją do promienia sfery. Jeśli odległość ta będzie mniejsza od promienia R, nastąpiła penetracja sfery przez punkt materialny i wtedy należy obsłużyć kolizję. Odległość punktu od środka sfery wynosi d = r 1 r. Fragment procedury sprawdzającej warunek kolizji przybiera więc następującą postać (sfera i punkt - wskaźniki odpowiednich obiektów):... x 6
7 d = (sfera->r1 - punkt->r).dlugosc(); if (d - sfera->r < 0) //obsluga kolizji else // sprawdz nastepny punkt... Załóżmy, że procedura sprawdzająca wykryła penetrację sfery. Punkt kolidujący ze sferą przede wszystkim należy przesunąć na zewnątrz, tak by w następnym kroku czasowym kolizja nie wystąpiła. Do przesunięcia punktu wykorzystamy wektor normalny do powierzchni sfery, który wskazuje kierunek najkrótszej drogi punktu na zewnątrz. Na rysunku 4.3 przedstawiono kolizję punktu ze sferą. Widać, że odległość d między punktem a środkiem sfery jest mniejsza od jej promienia. Zgodnie z oznaczeniami na rysunku przyrost wektora położenia punktu, przesuwający go na zewnątrz, to iloczyn wektora normalnego n przez odległość z. n R z d Rysunek 4.3: Penetracja sfery przez punkt materialny Zauważmy, że wektor normalny do powierzchni sfery nie zależy on w ogóle od jej promienia. Korzystając z tej właściwości, możemy łatwo wyznaczyć n w punkcie wskazywanym przez położenie r punktu materialnego: n = (sfera->r1 - punkt->r); n.normuj(); Następnym krokiem będzie bezpośrednie przesunięcie punktu na zewnątrz, gdzie wielkość z znajdujemy z prostej relacji z=r-d: z = d - sfera->r; punkt->r = punkt->r + n*z; Po przesunięciu punktu należy odpowiednio zmodyfikować jego prędkość, czyli wykonać odbicie. W tym celu (patrz rysunek 4.4) należy zmienić zwrot składowej normalnej wektora prędkości punktu do powierzchni sfery. Podzielimy wektor prędkości punktu na składowe. Dla zadanego wektora normalnego n, korzystając z własności iloczynu skalarnego, mamy: Vn = n * (n*punkt->v); Vs = punkt->v - Vn; Po rozdzieleniu wektora prędkości pozostaje wyznaczyć prędkość wypadkową jako różnicę Vs i Vn (patrz rysunek 4.4), skąd otrzymujemy: punkt->v = Vs - Vn; Współczynnik tłumienia dla sfery kolizji, o którym była mowa na początku podrździału, jest liczbą dodatnią z przedziału [0,1]. Aby uwzględnić współczynnik tłumienia danej sfery, należy przez niego przemnożyć otrzymaną prędkość, czyli podany wiersz można zapisać jako: punkt->v = (Vs - Vn * sfera->tlum); 7
8 R V R R R -V n V w V w V s Rysunek 4.4: Schemat odbicia składowej normalnej (do powierzchni sfery) wektora prędkości punktu materialnego 5 Symulacja Rysunek 4.5: Tkanina kolidująca ze sferą W każdym kroku czasowym program oblicza nowe położenia oraz prędkości punktów wchodzących w skład modelu tkaniny, uwzględniając ich sprężyste oddziaływania. Na podstawie tych nowych położeń punktów, budowana jest siatka służąca do reprezentacji graficznej tkaniny, a następnie w trakcie wizualizacji obliczeń, nakładana jest na siatkę odpowiednia tekstura. Z wykorzystaniem zaprezentowanej metody zrealizawoano następujące symulacje komputerowe: 1. swobodny spadek tkaniny na sferę, 2. tkanina podwieszona, 3. flaga powiewająca na wietrze. Model zaprezentowany na rysunku 5.1.a, jest niestabilny, połączenia tylko pomiędzy pierwszymi sąsiadami nie są w stanie utrzymać struktury. Konieczna więc jest modyfikacja modelu polegająca na dodaniu dodatkowych oddziaływań pomiędzy drugimi i trzecimi sąsiadami, tak jak na rysunku 5.1.b. 8
9 (a) (b) Rysunek 5.1: Modele tkaniny: (a) model niestabilny; (b) model stabilny (a) (b) Rysunek 5.2: Symulacja ruchu tkaniny pod wpływem sił zewnętrznych: (a) tkanina w spoczynku; (b) tkanina poddana działaniu sił zewnętrznych (a) (b) Rysunek 5.3: Flaga powiewająca na wietrze: (a) flaga z teksturą, (b) siatka flagi Dodanie wiatru do modelu pozwala na symulowanie takich obiektów jak flaga czy innych tkanin poddanych działaniu siły wiatru. 9
10 Prosty model wiatru może wyglądać następująco: najpierw model tkaniny musi zostać podzielony na trójkąty; jest to proste, ponieważ tkanina jest już opisana jako tablica punktów; siła wiatru jest obliczana indywidualnie dla każdego trójkąta wchodzącego w skład tkaniny; wyliczona siła dodawana jest do sił działających na punkty wchodzące w skład trójkąta. Siła działająca na trójkąt będzie miała kierunek wektora normalnego tego trójkąta. Wektory normalne oczywiście należy obliczać dla każdej nowej klatki animacji, ponieważ w każdym kroku tkanina ulega deformacji. Siła jest proporcjonalna do pola powierzchni trójkąta, a zależy od kąta pod jakim wiatr pada na trójkąt oraz od prędkości wiatru. Obliczając iloczyn wektorowy otrzymamy wektor normalny do powierzchni trójkąta i o długości proporcjonalnej do pola powierzchni trójkąta. Obliczenie siły wiatru przebiega więc następująco: dla wszystkich trojkatow: sila = normalny.normuj() * (normalny * wiatr) gdzie sila wypadkowa siła wiatru działająca na wszystkie punkty trójkąta, normalny wektor normalny trójkąta, normuj() daje w wyniku wektor o długości jeden, wiatr wektor wyznaczający kierunek oraz siłę wiatru. 6 Wnioski Przedstawiony w pracy model nadaje się doskonale do symulowania materiałów typu tkanina, jeżeli interesuje nas tylko efekt wizualny. Efekty tego typu potrzebne są np. w trakcie realizacji filmów animowanych czy też gier komputerowych. Podczas dalszych prac nad modelem zostaną wprowadzone następujące ulepszenia: 1. uwzględniony zostanie ruch obiektów, a więc np. przemieszczający się jak maszt flagi, ruchoma sfera kolizji, uwalnianie punktów zaczepu; 2. uwzględniona zostanie grubość tkaniny i związana z tym możliwość realizacji efektów odkształcenia plastycznego, np. ślady stóp na podłożu; 3. zastosowane zostaną dokładniejsze i szybsze algorytmy numeryczne w celu polepszenia jakości obliczeń. Kolejnym wyzwaniem jest symulacja ruchu ubrania na przemieszczającym się obiekcie. Przedstawiona praca może znaleźć dobre zastosowanie w nauczaniu symulacji komputerowej, gdyż pokazuje jak można stosunkowo prostymi metodami wykorzystując powszechnie znane prawa fizyki oddać w komputerze naturalne zachowanie się obiektów. Literatura 1. M. Matyka, Symulacje komputerowe w fizyce, Helion, D.M. Bourg, Fizyka dla programistów gier, Helion, Modeling and Simulation, G.A. Bekey & B.Y. Kogan (Eds.), Kluwer,
3. KINEMATYKA Kinematyka jest częścią mechaniki, która zajmuje się opisem ruchu ciał bez wnikania w jego przyczyny. Oznacza to, że nie interesuje nas
3. KINEMATYKA Kinematyka jest częścią mechaniki, która zajmuje się opisem ruchu ciał bez wnikania w jego przyczyny. Oznacza to, że nie interesuje nas oddziaływanie między ciałami, ani też rola, jaką to
Bardziej szczegółowoPodstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich. Praca, moc, energia INZYNIERIAMATERIALOWAPL. Kierunek Wyróżniony przez PKA
Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich Praca, moc, energia Energia Energia jest to wielkość skalarna, charakteryzująca stan, w jakim znajduje się jedno lub wiele ciał. Energia jest miarą różnych
Bardziej szczegółowoZasady dynamiki Newtona
Zasady dynamiki Newtona Każde ciało trwa w stanie spoczynku lub porusza się ruchem prostoliniowym i jednostajnym, jeśli siły przyłożone nie zmuszają ciała do zmiany tego stanu Jeżeli na ciało nie działa
Bardziej szczegółowoTadeusz Lesiak. Dynamika punktu materialnego: Praca i energia; zasada zachowania energii
Mechanika klasyczna Tadeusz Lesiak Wykład nr 4 Dynamika punktu materialnego: Praca i energia; zasada zachowania energii Energia i praca T. Lesiak Mechanika klasyczna 2 Praca Praca (W) wykonana przez stałą
Bardziej szczegółowoElementy dynamiki klasycznej - wprowadzenie. dr inż. Romuald Kędzierski
Elementy dynamiki klasycznej - wprowadzenie dr inż. Romuald Kędzierski Po czym można rozpoznać, że na ciało działają siły? Możliwe skutki działania sił: Po skutkach działania sił. - zmiana kierunku ruchu
Bardziej szczegółowoZasady dynamiki Newtona. Ilość ruchu, stan ruchu danego ciała opisuje pęd
Zasady dynamiki Newtona Ilość ruchu, stan ruchu danego ciała opisuje pęd Zasady dynamiki Newtona I Każde ciało trwa w stanie spoczynku lub porusza się ruchem prostoliniowym i jednostajnym, jeśli siły przyłożone
Bardziej szczegółowoMETODY OBLICZENIOWE. Projekt nr 3.4. Dariusz Ostrowski, Wojciech Muła 2FD/L03
METODY OBLICZENIOWE Projekt nr 3.4 Dariusz Ostrowski, Wojciech Muła 2FD/L03 Zadanie Nasze zadanie składało się z dwóch części: 1. Sformułowanie, przy użyciu metody Lagrange a II rodzaju, równania różniczkowego
Bardziej szczegółowoZasady dynamiki Newtona. Pęd i popęd. Siły bezwładności
Zasady dynamiki Newtona Pęd i popęd Siły bezwładności Copyright by pleciuga@o2.pl Inercjalne układy odniesienia Układy inercjalne to takie układy odniesienia, względem których wszystkie ciała nie oddziałujące
Bardziej szczegółowoRówna Równ n a i n e i ru r ch u u ch u po tor t ze (równanie drogi) Prędkoś ędkoś w ru r ch u u ch pros pr t os ol t i ol n i io i wym
Mechanika ogólna Wykład nr 14 Elementy kinematyki i dynamiki 1 Kinematyka Dział mechaniki zajmujący się matematycznym opisem układów mechanicznych oraz badaniem geometrycznych właściwości ich ruchu, bez
Bardziej szczegółowoDYNAMIKA SIŁA I JEJ CECHY
DYNAMIKA SIŁA I JEJ CECHY Wielkość wektorowa to wielkość fizyczna mająca cztery cechy: wartość liczbowa punkt przyłożenia (jest początkiem wektora, zaznaczamy na rysunku np. kropką) kierunek (to linia
Bardziej szczegółowoWykład FIZYKA I. 5. Energia, praca, moc. http://www.if.pwr.wroc.pl/~wozniak/fizyka1.html. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Wykład FIZYKA I 5. Energia, praca, moc Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Instytut Fizyki Politechniki Wrocławskiej http://www.if.pwr.wroc.pl/~wozniak/fizyka1.html ENERGIA, PRACA, MOC Siła to wielkość
Bardziej szczegółowoFizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku
w poprzednim odcinku 1 Opis ruchu Opis ruchu Tor, równanie toru Zależność od czasu wielkości wektorowych: położenie przemieszczenie prędkość przyśpieszenie UWAGA! Ważne żeby zaznaczać w jakim układzie
Bardziej szczegółowoZasady dynamiki Newtona. dr inż. Romuald Kędzierski
Zasady dynamiki Newtona dr inż. Romuald Kędzierski Czy do utrzymania ciała w ruchu jednostajnym prostoliniowym potrzebna jest siła? Arystoteles 384-322 p.n.e. Do utrzymania ciała w ruchu jednostajnym prostoliniowym
Bardziej szczegółowoZasada zachowania pędu
Zasada zachowania pędu Zasada zachowania pędu Układ izolowany Układem izolowanym nazwiemy układ, w którym każde ciało może w dowolny sposób oddziaływać z innymi elementami układu, ale brak jest oddziaływań
Bardziej szczegółowoZasady dynamiki Newtona. Ilość ruchu, stan ruchu danego ciała opisuje pęd
Zasady dynamiki Newtona Ilość ruchu, stan ruchu danego ciała opisuje pęd Siły - wektory Ilość ruchu, stan ruchu danego ciała opisuje pęd Zasady dynamiki Newtona I Każde ciało trwa w stanie spoczynku lub
Bardziej szczegółowoMECHANIKA II. Praca i energia punktu materialnego
MECHANIKA II. Praca i energia punktu materialnego Daniel Lewandowski Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki i Inżynierii Materiałowej http://kmim.wm.pwr.edu.pl/lewandowski/ daniel.lewandowski@pwr.edu.pl
Bardziej szczegółowoZasady dynamiki Newtona. Autorzy: Zbigniew Kąkol Kamil Kutorasiński
Zasady dynamiki Newtona Autorzy: Zbigniew Kąkol Kamil Kutorasiński 2019 Zasady dynamiki Newtona Autorzy: Zbigniew Kąkol, Kamil Kutorasiński Podstawowa teoria, która pozwala przewidywać ruch ciał, składa
Bardziej szczegółowoPodstawy fizyki wykład 4
Podstawy fizyki wykład 4 Dr Piotr Sitarek Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska Dynamika Obroty wielkości liniowe a kątowe energia kinetyczna w ruchu obrotowym moment bezwładności moment siły II zasada
Bardziej szczegółowoWektory, układ współrzędnych
Wektory, układ współrzędnych Wielkości występujące w przyrodzie możemy podzielić na: Skalarne, to jest takie wielkości, które potrafimy opisać przy pomocy jednej liczby (skalara), np. masa, czy temperatura.
Bardziej szczegółowoDefinicje i przykłady
Rozdział 1 Definicje i przykłady 1.1 Definicja równania różniczkowego 1.1 DEFINICJA. Równaniem różniczkowym zwyczajnym rzędu n nazywamy równanie F (t, x, ẋ, ẍ,..., x (n) ) = 0. (1.1) W równaniu tym t jest
Bardziej szczegółowoZASADY DYNAMIKI. Przedmiotem dynamiki jest badanie przyczyn i sposobów zmiany ruchu ciał.
ZASADY DYNAMIKI Przedmiotem dynamiki jest badanie przyczyn i sposobów zmiany ruchu ciał Dynamika klasyczna zbudowana jest na trzech zasadach podanych przez Newtona w 1687 roku I zasada dynamiki Istnieją
Bardziej szczegółowoFizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku
w poprzednim odcinku 1 Wzorce sekunda Aktualnie niepewność pomiaru czasu to 1s na 70mln lat!!! 2 Modele w fizyce Uproszczenie problemów Tworzenie prostych modeli, pojęć i operowanie nimi 3 Opis ruchu Opis
Bardziej szczegółowoDefi f nicja n aprę r żeń
Wytrzymałość materiałów Stany naprężeń i odkształceń 1 Definicja naprężeń Mamy bryłę materialną obciążoną układem sił (siły zewnętrzne, reakcje), będących w równowadze. Rozetniemy myślowo tę bryłę na dwie
Bardziej szczegółowoPodstawy fizyki sezon 1 III. Praca i energia
Podstawy fizyki sezon 1 III. Praca i energia Agnieszka Obłąkowska-Mucha WFIiS, Katedra Oddziaływań i Detekcji Cząstek, D11, pok. 111 amucha@agh.edu.pl http://home.agh.edu.pl/~amucha F.Żarnecki Praca Rozważamy
Bardziej szczegółowoElementy rachunku różniczkowego i całkowego
Elementy rachunku różniczkowego i całkowego W paragrafie tym podane zostaną elementarne wiadomości na temat rachunku różniczkowego i całkowego oraz przykłady jego zastosowania w fizyce. Małymi literami
Bardziej szczegółowo13. Równania różniczkowe - portrety fazowe
13. Równania różniczkowe - portrety fazowe Grzegorz Kosiorowski Uniwersytet Ekonomiczny w Krakowie rzegorz Kosiorowski (Uniwersytet Ekonomiczny 13. wrównania Krakowie) różniczkowe - portrety fazowe 1 /
Bardziej szczegółowoWstęp do równań różniczkowych
Wstęp do równań różniczkowych Wykład 1 Lech Sławik Instytut Matematyki PK Literatura 1. Arnold W.I., Równania różniczkowe zwyczajne, PWN, Warszawa, 1975. 2. Matwiejew N.M., Metody całkowania równań różniczkowych
Bardziej szczegółowoWstęp do równań różniczkowych
Wstęp do równań różniczkowych Wykład 1 Lech Sławik Instytut Matematyki PK Literatura 1. Arnold W.I., Równania różniczkowe zwyczajne, PWN, Warszawa, 1975. 2. Matwiejew N.M., Metody całkowania równań różniczkowych
Bardziej szczegółowoSpis treści. Wstęp Część I STATYKA
Spis treści Wstęp... 15 Część I STATYKA 1. WEKTORY. PODSTAWOWE DZIAŁANIA NA WEKTORACH... 17 1.1. Pojęcie wektora. Rodzaje wektorów... 19 1.2. Rzut wektora na oś. Współrzędne i składowe wektora... 22 1.3.
Bardziej szczegółowoPrawa ruchu: dynamika
Prawa ruchu: dynamika Fizyka I (B+C) Wykład X: Równania ruchu Więzy Rozwiazywanie równań ruchu oscylator harminiczny, wahadło ruch w jednorodnym polu elektrycznym i magnetycznym spektroskop III zasada
Bardziej szczegółowoKINEMATYKA I DYNAMIKA CIAŁA STAŁEGO. dr inż. Janusz Zachwieja wykład opracowany na podstawie literatury
KINEMATYKA I DYNAMIKA CIAŁA STAŁEGO dr inż. Janusz Zachwieja wykład opracowany na podstawie literatury Funkcje wektorowe Jeśli wektor a jest określony dla parametru t (t należy do przedziału t (, t k )
Bardziej szczegółowoWydział Inżynierii Środowiska; kierunek Inż. Środowiska. Lista 2. do kursu Fizyka. Rok. ak. 2012/13 sem. letni
Wydział Inżynierii Środowiska; kierunek Inż. Środowiska Lista 2. do kursu Fizyka. Rok. ak. 2012/13 sem. letni Tabele wzorów matematycznych i fizycznych oraz obszerniejsze listy zadań do kursu są dostępne
Bardziej szczegółowoTreści dopełniające Uczeń potrafi:
P Lp. Temat lekcji Treści podstawowe 1 Elementy działań na wektorach podać przykłady wielkości fizycznych skalarnych i wektorowych, wymienić cechy wektora, dodać wektory, odjąć wektor od wektora, pomnożyć
Bardziej szczegółowo3. FUNKCJA LINIOWA. gdzie ; ół,.
1 WYKŁAD 3 3. FUNKCJA LINIOWA FUNKCJĄ LINIOWĄ nazywamy funkcję typu : dla, gdzie ; ół,. Załóżmy na początek, że wyraz wolny. Wtedy mamy do czynienia z funkcją typu :.. Wykresem tej funkcji jest prosta
Bardziej szczegółowoMechanika ogólna / Tadeusz Niezgodziński. - Wyd. 1, dodr. 5. Warszawa, Spis treści
Mechanika ogólna / Tadeusz Niezgodziński. - Wyd. 1, dodr. 5. Warszawa, 2010 Spis treści Część I. STATYKA 1. Prawa Newtona. Zasady statyki i reakcje więzów 11 1.1. Prawa Newtona 11 1.2. Jednostki masy i
Bardziej szczegółowoPodstawowy problem mechaniki klasycznej punktu materialnego można sformułować w sposób następujący:
Dynamika Podstawowy problem mechaniki klasycznej punktu materialnego można sformułować w sposób następujący: mamy ciało (zachowujące się jak punkt materialny) o znanych właściwościach (masa, ładunek itd.),
Bardziej szczegółowoPodstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich. Dynamika
Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich Dynamika Prowadzący: Kierunek Wyróżniony przez PKA Mechanika klasyczna Mechanika klasyczna to dział mechaniki w fizyce opisujący : - ruch ciał - kinematyka,
Bardziej szczegółowoFizyka 1- Mechanika. Wykład 4 26.X Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów
Fizyka 1- Mechanika Wykład 4 6.X.017 Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef@fuw.edu.pl http://www.fuw.edu.pl/~szef/ III zasada dynamiki Zasada akcji i reakcji Każdemu działaniu
Bardziej szczegółowoWYMAGANIA EDUKACYJNE PRZEDMIOT : FIZYKA ROZSZERZONA
WYMAGANIA EDUKACYJNE PRZEDMIOT : FIZYKA ROZSZERZONA ROK SZKOLNY: 2018/2019 KLASY: 2mT OPRACOWAŁ: JOANNA NALEPA OCENA CELUJĄCY OCENA BARDZO DOBRY - w pełnym zakresie - w pełnym opanował zakresie opanował
Bardziej szczegółowoPrawa ruchu: dynamika
Prawa ruchu: dynamika Fizyka I (B+C) Wykład IX: Więzy Rozwiazywanie równań ruchu oscylator harminiczny, wahadło ruch w jednorodnym polu elektrycznym i magnetycznym spektroskop III zasada dynamiki Siły
Bardziej szczegółowolim Np. lim jest wyrażeniem typu /, a
Wykład 3 Pochodna funkcji złożonej, pochodne wyższych rzędów, reguła de l Hospitala, różniczka funkcji i jej zastosowanie, pochodna jako prędkość zmian 3. Pochodna funkcji złożonej. Jeżeli funkcja złożona
Bardziej szczegółowoZasady oceniania karta pracy
Zadanie 1.1. 5) stosuje zasadę zachowania energii oraz zasadę zachowania pędu do opisu zderzeń sprężystych i niesprężystych. Zderzenie, podczas którego wózki łączą się ze sobą, jest zderzeniem niesprężystym.
Bardziej szczegółowoSTAN NAPRĘŻENIA. dr hab. inż. Tadeusz Chyży
STAN NAPRĘŻENIA dr hab. inż. Tadeusz Chyży 1 SIŁY POWIERZCHNIOWE I OBJĘTOŚCIOWE Rozważmy ciało o objętości V 0 ograniczone powierzchnią S 0, poddane działaniu sił będących w równowadze. Rozróżniamy tutaj
Bardziej szczegółowoWykład 2. Kinematyka. Podstawowe wielkości opisujące ruch. W tekście tym przedstawię podstawowe pojecia niezbędne do opiosu ruchu:
Wykład 2. Kinematyka. Aby prześledzić tok tego wykładu MUSISZ rozumieć pojęcie wektora, jego składowych w układzie kartezjańskim oraz w trakcie wykładu zrozumieć intuicyjnie pojęcie pochodnej funkcji jednej
Bardziej szczegółowoWyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów
Ćwiczenie 63 Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów 63.1. Zasada ćwiczenia W ćwiczeniu określa się współczynnik sprężystości pojedynczych sprężyn i ich układów, mierząc wydłużenie
Bardziej szczegółowoZadanie. Oczywiście masa sklejonych ciał jest sumą poszczególnych mas. Zasada zachowania pędu: pozwala obliczyć prędkość po zderzeniu
Zderzenie centralne idealnie niesprężyste (ciała zlepiają się i po zderzeniu poruszają się razem). Jedno z ciał przed zderzeniem jest w spoczynku. Oczywiście masa sklejonych ciał jest sumą poszczególnych
Bardziej szczegółowoMECHANIKA II. Dynamika układu punktów materialnych
MECHANIKA II. Dynamika układu punktów materialnych Daniel Lewandowski Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki i Inżynierii Materiałowej http://kmim.wm.pwr.edu.pl/lewandowski/ daniel.lewandowski@pwr.edu.pl
Bardziej szczegółowoFIZYKA klasa 1 Liceum Ogólnokształcącego (4 letniego)
2019-09-01 FIZYKA klasa 1 Liceum Ogólnokształcącego (4 letniego) Treści z podstawy programowej przedmiotu POZIOM ROZSZERZONY (PR) SZKOŁY BENEDYKTA Podstawa programowa FIZYKA KLASA 1 LO (4-letnie po szkole
Bardziej szczegółowoMECHANIKA II. Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej
MECHANIKA II. Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej Daniel Lewandowski Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki i Inżynierii Materiałowej http://kmim.wm.pwr.edu.pl/lewandowski/
Bardziej szczegółowoDRGANIA SWOBODNE UKŁADU O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY. Rys Model układu
Ćwiczenie 7 DRGANIA SWOBODNE UKŁADU O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY. Cel ćwiczenia Doświadczalne wyznaczenie częstości drgań własnych układu o dwóch stopniach swobody, pokazanie postaci drgań odpowiadających
Bardziej szczegółowoW naukach technicznych większość rozpatrywanych wielkości możemy zapisać w jednej z trzech postaci: skalara, wektora oraz tensora.
1. Podstawy matematyki 1.1. Geometria analityczna W naukach technicznych większość rozpatrywanych wielkości możemy zapisać w jednej z trzech postaci: skalara, wektora oraz tensora. Skalarem w fizyce nazywamy
Bardziej szczegółowoLaboratorium II: Modelowanie procesów fizycznych Skrypt do ćwiczeń
PJWSTK/KMKT-07082006 Laboratorium II: Modelowanie procesów fizycznych Katedra Metod Komputerowych Techniki Polsko Japońska Wyższa Szkoła Technik Komputerowych I. KINETYKA Kinetyka zajmuje się ruchem ciał
Bardziej szczegółowoPodstawy fizyki sezon 1 IV. Pęd, zasada zachowania pędu
Podstawy fizyki sezon 1 IV. Pęd, zasada zachowania pędu Agnieszka Obłąkowska-Mucha WFIiS, Katedra Oddziaływań i Detekcji Cząstek, D11, pok. 111 amucha@agh.edu.pl http://home.agh.edu.pl/~amucha Pęd Rozważamy
Bardziej szczegółowoPodstawy fizyki wykład 4
Podstawy fizyki wykład 4 Dr Piotr Sitarek Katedra Fizyki Doświadczalnej, W11, PWr Dynamika Obroty wielkości liniowe a kątowe energia kinetyczna w ruchu obrotowym moment bezwładności moment siły II zasada
Bardziej szczegółowoVII. WYKRESY Wprowadzenie
VII. WYKRESY 7.1. Wprowadzenie Wykres jest graficznym przedstawieniem (w pewnym układzie współrzędnych) zależności pomiędzy określonymi wielkościami. Ułatwia on interpretację informacji (danych) liczbowych.
Bardziej szczegółowoDYNAMIKA dr Mikolaj Szopa
dr Mikolaj Szopa 17.10.2015 Do 1600 r. uważano, że naturalną cechą materii jest pozostawanie w stanie spoczynku. Dopiero Galileusz zauważył, że to stan ruchu nie zmienia się, dopóki nie ingerujemy I prawo
Bardziej szczegółowoPodstawy fizyki sezon 1 V. Pęd, zasada zachowania pędu, zderzenia
Podstawy fizyki sezon 1 V. Pęd, zasada zachowania pędu, zderzenia Agnieszka Obłąkowska-Mucha WFIiS, Katedra Oddziaływań i Detekcji Cząstek, D11, pok. 111 amucha@agh.edu.pl http://home.agh.edu.pl/~amucha
Bardziej szczegółowoPraca. Siły zachowawcze i niezachowawcze. Pole Grawitacyjne.
PRACA Praca. Siły zachowawcze i niezachowawcze. Pole Grawitacyjne. Rozważmy sytuację, gdy w krótkim czasie działająca siła spowodowała przemieszczenie ciała o bardzo małą wielkość Δs Wtedy praca wykonana
Bardziej szczegółowoĆwiczenie M-2 Pomiar przyśpieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Cel ćwiczenia: II. Przyrządy: III. Literatura: IV. Wstęp. l Rys.
Ćwiczenie M- Pomiar przyśpieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego. Cel ćwiczenia: pomiar przyśpieszenia ziemskiego przy pomocy wahadła fizycznego.. Przyrządy: wahadło rewersyjne, elektroniczny
Bardziej szczegółowoWykład 7: Układy cząstek. WPPT, Matematyka Stosowana
Wykład 7: Układy cząstek WPPT, Matematyka Stosowana Jak odpowiesz na pytania? Honda CRV uderza w Hondę Civic jak będzie wyglądał wypadek? Uderzasz kijem w kule bilardowe czy to uda ci się trafić w kieszeń?
Bardziej szczegółowo18. Siły bezwładności Siła bezwładności w ruchu postępowych Siła odśrodkowa bezwładności Siła Coriolisa
Kinematyka 1. Podstawowe własności wektorów 5 1.1 Dodawanie (składanie) wektorów 7 1.2 Odejmowanie wektorów 7 1.3 Mnożenie wektorów przez liczbę 7 1.4 Wersor 9 1.5 Rzut wektora 9 1.6 Iloczyn skalarny wektorów
Bardziej szczegółowoMetody numeryczne I Równania nieliniowe
Metody numeryczne I Równania nieliniowe Janusz Szwabiński szwabin@ift.uni.wroc.pl Metody numeryczne I (C) 2004 Janusz Szwabiński p.1/66 Równania nieliniowe 1. Równania nieliniowe z pojedynczym pierwiastkiem
Bardziej szczegółowoPolitechnika Wrocławska, Wydział Informatyki i Zarządzania. Modelowanie
Politechnika Wrocławska, Wydział Informatyki i Zarządzania Modelowanie Zad Procesy wykładniczego wzrostu i spadku (np populacja bakterii, rozpad radioaktywny, wymiana ciepła) można modelować równaniem
Bardziej szczegółowoFunkcje wymierne. Funkcja homograficzna. Równania i nierówności wymierne.
Funkcje wymierne. Funkcja homograficzna. Równania i nierówności wymierne. Funkcja homograficzna. Definicja. Funkcja homograficzna jest to funkcja określona wzorem f() = a + b c + d, () gdzie współczynniki
Bardziej szczegółowo17.1 Podstawy metod symulacji komputerowych dla klasycznych układów wielu cząstek
Janusz Adamowski METODY OBLICZENIOWE FIZYKI 1 Rozdział 17 KLASYCZNA DYNAMIKA MOLEKULARNA 17.1 Podstawy metod symulacji komputerowych dla klasycznych układów wielu cząstek Rozważamy układ N punktowych cząstek
Bardziej szczegółowoWektor położenia. Zajęcia uzupełniające. Mgr Kamila Rudź, Podstawy Fizyki. http://kepler.am.gdynia.pl/~karudz
Kartezjański układ współrzędnych: Wersory osi: e x x i e y y j e z z k r - wektor o współrzędnych [ x 0, y 0, z 0 ] Wektor położenia: r t =[ x t, y t,z t ] każda współrzędna zmienia się w czasie. r t =
Bardziej szczegółowoZ52: Algebra liniowa Zagadnienie: Zastosowania algebry liniowej Zadanie: Operatory różniczkowania, zagadnienie brzegowe.
Z5: Algebra liniowa Zagadnienie: Zastosowania algebry liniowej Zadanie: Operatory różniczkowania zagadnienie brzegowe Dyskretne operatory różniczkowania Numeryczne obliczanie pochodnych oraz rozwiązywanie
Bardziej szczegółowoDRGANIA ELEMENTÓW KONSTRUKCJI
DRGANIA ELEMENTÓW KONSTRUKCJI (Wprowadzenie) Drgania elementów konstrukcji (prętów, wałów, belek) jak i całych konstrukcji należą do ważnych zagadnień dynamiki konstrukcji Przyczyna: nawet niewielkie drgania
Bardziej szczegółowoWyznaczenie współczynnika restytucji
1 Ćwiczenie 19 Wyznaczenie współczynnika restytucji 19.1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika restytucji dla różnych materiałów oraz sprawdzenie słuszności praw obowiązujących
Bardziej szczegółowoLXVII OLIMPIADA FIZYCZNA ZAWODY II STOPNIA
LXVII OLIMPIADA FIZYCZNA ZAWODY II STOPNIA CZĘŚĆ TEORETYCZNA Za każde zadanie można otrzymać maksymalnie 0 punktów. Zadanie 1. przedmiot. Gdzie znajduje się obraz i jakie jest jego powiększenie? Dla jakich
Bardziej szczegółowoZasada zachowania energii
Zasada zachowania energii Praca i energia Praca Najprostszy przypadek: Stała siła działa na ciało P powodując jego przesunięcie wzdłuż kierunku działania siły o. Praca jaką wykona przy tym siła W przypadku
Bardziej szczegółowo1. Kinematyka 8 godzin
Plan wynikowy (propozycja) część 1 1. Kinematyka 8 godzin Wymagania Treści nauczania (tematy lekcji) Cele operacyjne podstawowe ponadpodstawowe Uczeń: konieczne podstawowe rozszerzające dopełniające Jak
Bardziej szczegółowoMiBM sem. III Zakres materiału wykładu z fizyki
MiBM sem. III Zakres materiału wykładu z fizyki 1. Dynamika układów punktów materialnych 2. Elementy mechaniki relatywistycznej 3. Podstawowe prawa elektrodynamiki i magnetyzmu 4. Zasady optyki geometrycznej
Bardziej szczegółowoFizyka 11. Janusz Andrzejewski
Fizyka 11 Ruch okresowy Każdy ruch powtarzający się w regularnych odstępach czasu nazywa się ruchem okresowym lub drganiami. Drgania tłumione ruch stopniowo zanika, a na skutek tarcia energia mechaniczna
Bardziej szczegółowoOddziaływania. Wszystkie oddziaływania są wzajemne jeżeli jedno ciało działa na drugie, to drugie ciało oddziałuje na pierwsze.
Siły w przyrodzie Oddziaływania Wszystkie oddziaływania są wzajemne jeżeli jedno ciało działa na drugie, to drugie ciało oddziałuje na pierwsze. Występujące w przyrodzie rodzaje oddziaływań dzielimy na:
Bardziej szczegółowoZasady dynamiki Isaak Newton (1686 r.)
Zasady dynamiki Isaak Newton (1686 r.) I (zasada bezwładności) Istnieje taki układ odniesienia, w którym ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym, jeśli nie działają
Bardziej szczegółowoWYMAGANIA Z WIEDZY I UMIEJĘTNOŚCI NA POSZCZEGÓLNE STOPNIE SZKOLNE DLA KLASY CZWARTEJ H. zakres rozszerzony. Wiadomości i umiejętności
WYMAGANIA Z WIEDZY I UMIEJĘTNOŚCI NA POSZCZEGÓLNE STOPNIE SZKOLNE DLA KLASY CZWARTEJ H. zakres rozszerzony Funkcja wykładnicza i funkcja logarytmiczna. Stopień Wiadomości i umiejętności -definiować potęgę
Bardziej szczegółowoWstęp. Ruch po okręgu w kartezjańskim układzie współrzędnych
Wstęp Ruch po okręgu jest najprostszym przypadkiem płaskich ruchów krzywoliniowych. W ogólnym przypadku ruch po okręgu opisujemy równaniami: gdzie: dowolna funkcja czasu. Ruch odbywa się po okręgu o środku
Bardziej szczegółowoW efekcie złożenia tych dwóch ruchów ciało porusza się ruchem złożonym po torze, który w tym przypadku jest łukiem paraboli.
1. Pocisk wystrzelony poziomo leciał t k = 10 *s+, spadł w odległości S = 600 *m+. Oblicz prędkośd początkową pocisku V0 =?, i z jakiej wysokości został wystrzelony, jak daleko zaleciałby ten pocisk, gdyby
Bardziej szczegółowoMECHANIKA 2 Wykład Nr 9 Dynamika układu punktów materialnych
MECHANIKA 2 Wykład Nr 9 Dynamika układu punktów materialnych Prowadzący: dr Krzysztof Polko Dynamiczne równania ruchu układu punktów materialnych Układem punktów materialnych nazwiemy zbiór punktów w sensie
Bardziej szczegółowoPierwsze dwa podpunkty tego zadania dotyczyły równowagi sił, dla naszych rozważań na temat dynamiki ruchu obrotowego interesujące będzie zadanie 3.3.
Dynamika ruchu obrotowego Zauważyłem, że zadania dotyczące ruchu obrotowego bardzo często sprawiają maturzystom wiele kłopotów. A przecież wystarczy zrozumieć i stosować zasady dynamiki Newtona. Przeanalizujmy
Bardziej szczegółowoMgr inż. Wojciech Chajec Pracownia Kompozytów, CNT Mgr inż. Adam Dziubiński Pracownia Aerodynamiki Numerycznej i Mechaniki Lotu, CNT SMIL
Mgr inż. Wojciech Chajec Pracownia Kompozytów, CNT Mgr inż. Adam Dziubiński Pracownia Aerodynamiki Numerycznej i Mechaniki Lotu, CNT SMIL We wstępnej analizie przyjęto następujące założenia: Dwuwymiarowość
Bardziej szczegółowoKonrad Słodowicz sk30792 AR22 Zadanie domowe satelita
Konrad Słodowicz sk3079 AR Zadanie domowe satelita Współrzędne kartezjańskie Do opisu ruchu satelity potrzebujemy 4 zmiennych stanu współrzędnych położenia i prędkości x =r x =r x 3 = r 3, x 4 = r 4 gdzie
Bardziej szczegółowoO 2 O 1. Temat: Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego
msg M 7-1 - Temat: Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Zagadnienia: prawa dynamiki Newtona, moment sił, moment bezwładności, dynamiczne równania ruchu wahadła fizycznego,
Bardziej szczegółowo5. Rozwiązywanie układów równań liniowych
5. Rozwiązywanie układów równań liniowych Wprowadzenie (5.1) Układ n równań z n niewiadomymi: a 11 +a 12 x 2 +...+a 1n x n =a 10, a 21 +a 22 x 2 +...+a 2n x n =a 20,..., a n1 +a n2 x 2 +...+a nn x n =a
Bardziej szczegółowoNumeryczne rozwiązywanie równań różniczkowych ( )
Numeryczne rozwiązywanie równań różniczkowych Równanie różniczkowe jest to równanie, w którym występuje pochodna (czyli różniczka). Przykładem najprostszego równania różniczkowego może być: y ' = 2x które
Bardziej szczegółowoWYMAGANIA EDUKACYJNE NA POSZCZEGÓLNE OCENY MATEMATYKA KLASA 8 DZIAŁ 1. LICZBY I DZIAŁANIA
WYMAGANIA EDUKACYJNE NA POSZCZEGÓLNE OCENY MATEMATYKA KLASA 8 DZIAŁ 1. LICZBY I DZIAŁANIA zna znaki używane do zapisu liczb w systemie rzymskim; zna zasady zapisu liczb w systemie rzymskim; umie zapisać
Bardziej szczegółowoSiły zachowawcze i niezachowawcze. Autorzy: Zbigniew Kąkol Kamil Kutorasiński
Siły zachowawcze i niezachowawcze Autorzy: Zbigniew Kąkol Kamil Kutorasiński 2018 Siły zachowawcze i niezachowawcze Autorzy: Zbigniew Kąkol, Kamil Kutorasiński Praca wykonana przez siłę wypadkową działającą
Bardziej szczegółowoModelowanie wybranych zjawisk fizycznych
Ryszard Myhan Modelowanie zjawiska tarcia suchego Suwaka porusza się w poziomych prowadnicach, gdzie x=x(t) oznacza przesunięcie suwaka względem nieruchomej prowadnicy w kierunku zgodnym z kierunkiem siły
Bardziej szczegółowoRozszerzony konspekt preskryptu do przedmiotu Podstawy Robotyki
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Rozszerzony konspekt preskryptu do przedmiotu Podstawy Robotyki dr inż. Marek Wojtyra Instytut Techniki Lotniczej
Bardziej szczegółowoWYMAGANIA EDUKACYJNE Z MATEMATYKI KLASA I GIMNAZJUM Małgorzata Janik
WYMAGANIA EDUKACYJNE Z MATEMATYKI KLASA I GIMNAZJUM Małgorzata Janik DOPUSZCZAJĄCY DOSTATECZNY DOBRY BARDZO DOBRY LICZBY I DZIAŁANIA zna pojęcie liczby naturalnej, całkowitej, wymiernej. rozumie rozszerzenie
Bardziej szczegółowoTUTORIAL: Konwersja importowanej geometrii na arkusz blachy
~ 1 ~ TUTORIAL: Konwersja importowanej geometrii na arkusz blachy 1. Przygotowanie modelu. Bezpośrednio po wczytaniu geometrii i sprawdzeniu błędów należy ocenić detal czy nadaje się do przekonwertowania
Bardziej szczegółowoSymulacje komputerowe
Fizyka w modelowaniu i symulacjach komputerowych Jacek Matulewski (e-mail: jacek@fizyka.umk.pl) http://www.fizyka.umk.pl/~jacek/dydaktyka/modsym/ Symulacje komputerowe Dynamika bryły sztywnej Wersja: 8
Bardziej szczegółowoPLAN REALIZACJI MATERIAŁU NAUCZANIA FIZYKI W GIMNAZJUM WRAZ Z OKREŚLENIEM WYMAGAŃ EDUKACYJNYCH
PLAN REALIZACJI MATERIAŁU NAUCZANIA FIZYKI W GIMNAZJUM WRAZ Z OKREŚLENIEM WYMAGAŃ EDUKACYJNYCH Krzysztof Horodecki, Artur Ludwikowski, Fizyka 1. Podręcznik dla gimnazjum, Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe
Bardziej szczegółowoBlok 6: Pęd. Zasada zachowania pędu. Praca. Moc.
Blok 6: Pęd. Zasada zachowania pędu. Praca. Moc. ZESTAW ZADAŃ NA ZAJĘCIA ROZGRZEWKA 1. Przypuśćmy, że wszyscy ludzie na świecie zgromadzili się w jednym miejscu na Ziemi i na daną komendę jednocześnie
Bardziej szczegółowoSIŁA JAKO PRZYCZYNA ZMIAN RUCHU MODUŁ I: WSTĘP TEORETYCZNY
SIŁA JAKO PRZYCZYNA ZMIAN RUCHU MODUŁ I: WSTĘP TEORETYCZNY Opracowanie: Agnieszka Janusz-Szczytyńska www.fraktaledu.mamfirme.pl TREŚCI MODUŁU: 1. Dodawanie sił o tych samych kierunkach 2. Dodawanie sił
Bardziej szczegółowoOPISY PRZESTRZENNE I PRZEKSZTAŁCENIA
OPISY PRZESTRZENNE I PRZEKSZTAŁCENIA Wprowadzenie W robotyce przez pojęcie manipulacji rozumiemy przemieszczanie w przestrzeni przedmiotów i narzędzi za pomocą specjalnego mechanizmu. W związku z tym pojawia
Bardziej szczegółowo5.1. Powstawanie i rozchodzenie się fal mechanicznych.
5. Fale mechaniczne 5.1. Powstawanie i rozchodzenie się fal mechanicznych. Ruch falowy jest zjawiskiem bardzo rozpowszechnionym w przyrodzie. Spotkałeś się z pewnością w życiu codziennym z takimi pojęciami
Bardziej szczegółowoPrzykłady: zderzenia ciał
Strona 1 z 5 Przykłady: zderzenia ciał Zderzenie, to proces w którym na uczestniczące w nim ciała działają wielkie siły, ale w stosunkowo krótkim czasie. Wynikają z tego ważne dla praktycznej analizy wnioski
Bardziej szczegółowoA,B M! v V ; A + v = B, (1.3) AB = v. (1.4)
Rozdział 1 Prosta i płaszczyzna 1.1 Przestrzeń afiniczna Przestrzeń afiniczna to matematyczny model przestrzeni jednorodnej, bez wyróżnionego punktu. Można w niej przesuwać punkty równolegle do zadanego
Bardziej szczegółowo