Animacje zjawisk i procesów fizycznych katalog stron w Internecie

Transkrypt

1 Wydział Podstawowych Problemów Techniki Animacje zjawisk i procesów fizycznych katalog stron w Internecie Praca dyplomowa inŝynierska Marcin Nowicki, Paweł Zakrzewski Promotor: dr hab. inŝ. Włodzimierz Salejda, prof. nadzw. w PWr Wrocław

2 Składamy serdeczne podziękowania rodzicom oraz wszystkim osobom, które przyczyniły się do powstania naszej pracy dyplomowej. W szczególności dziękujemy Panu profesorowi Włodzimierzowi Salejdzie za pomoc, cenne uwagi merytoryczne i udzielone wsparcie. 2

3 Spis treści 1. Wstęp 1.1. Internet jako źródło informacji Porządkowanie informacji za pomocą katalogu Cel i układ pracy Zadania wykonane przez autorów pracy dyplomowej Joomla 2.1. Krótki opis, historia powstania, zastosowania Główne zalety Instalacja programu Budowa i konfiguracja witryny czynności początkowe Zmiana wyglądu układu graficznego szablony, arkusz stylów CSS Budowanie zawartości serwisu moduły i komponenty Publikacja treści na stronach witryny artykuły Tworzenie systemu nawigacji menu serwisu Omówienie zawartości witryny 3.1. Menu główne Działy witryny Katalog animacji budowa i funkcjonowanie Zabawki fizyczne Przykładowe animacje 4.1. Informacje wstępne Kinematyka rzut ukośny Opis teoretyczny zjawisk występujących w animacji Wygląd animacji Instrukcja obsługi Optyka soczewki cienkie Opis zjawisk występujących w animacji teoria Zasada działania programu Przykładowe obliczenia, zastosowanie Podsumowanie, moŝliwości rozwoju w przyszłości Spis ilustracji Wykaz literatury oraz odnośników do stron internetowych Słownik pojęć oraz objaśnienia akronimów

4 1. Wstęp 1.1. Internet jako źródło informacji Internet to ogólnoświatowa sieć komputerowa [1, 2]. Posługując się dostępnymi poprzez Internet encyklopediami multimedialnymi moŝna otrzymać znacznie bardziej rozbudowaną definicję. Na przykład portal wiedzy WIEM [3] opisuje ją jako globalną sieć komputerową, powstałą na bazie rodziny protokołów TCP/IP, początkowo jako sieć militarną, następnie akademicką, a obecnie głównie komercyjną. Do jej podstawowych usług zalicza się pocztę elektroniczną, strony WWW, przesyłanie plików FTP, grupy wiadomości oraz Telnet. W dalszej części wyŝej wymieniony portal informuje nas, Ŝe zasoby sieci gromadzone są na ciągle zwiększającej się liczbie komputerów. W połowie 2004 roku było to około 750 milionów komputerów na całym świecie. Szacuje się, Ŝe liczba komputerów w roku 2007 przekroczy miliard. Podobnie jest z liczbą uŝytkowników Internetu [4], których liczba w styczniu 2007 wynosiła ponad miliard osób na całym świecie (16,6% całej populacji). W trzecim kwartale 2006 roku [5] liczbę internautów w Polsce szacowano na około 11,4 miliona osób, co stanowi 37,8% ogółu mieszkańców. PrzybliŜona liczba opublikowanych stron internetowych podawana przez witrynę [6] wynosi obecnie około 13,96 miliarda. Przytoczone powyŝej liczby potwierdzają, Ŝe Internet jest bogatym źródłem informacji tworzonym przez ludzi z całego świata. Ilość [2] opublikowanych witryn spowodowała konieczność wprowadzenia systemów podziału oraz klasyfikacji ich zawartości, a w konsekwencji utworzenie katalogów stron internetowych. NaleŜy jednak podkreślić, Ŝe Internet i WWW nie są synonimami, poniewaŝ Internet to zbiór sieci komputerowych połączonych z wykorzystaniem kabli, światłowodów, łączy bezprzewodowych itp., a WWW jest zbiorem dokumentów oraz innych zasobów połączonych hiperłączami i URL-ami stanowiąc jedynie jedną z usług udostępnianych przez Internet Porządkowanie informacji za pomocą katalogu Katalog jak podaje Popularny słownik języka polskiego w wersji internetowej [6], to usystematyzowany według określonych zasad wykaz przedmiotów, tworzących jakiś zbiór, często z opisem wyszczególnionych pozycji. Z kolei encyklopedia multimedialna Wikipedia [8] opisuje go jako zbiór zawierający systematyczny, często hierarchiczny spis obiektów jednego typu wraz z towarzyszącymi im atrybutami, umoŝliwiający klasyfikację 4

5 obiektów według kategorii lub wybór obiektów według określonych kryteriów wyszukiwania. Na podstawie tych definicji moŝna powiedzieć, Ŝe katalog stron internetowych to usystematyzowany, hierarchiczny zbiór odnośników (linków) do stron internetowych zawierających w naszym przypadku animacje zjawisk i procesów fizycznych oraz inne materiały dydaktyczne. Podziału oraz klasyfikacji znalezionych materiałów dokonaliśmy w oparciu o podział fizyki na działy [9] oraz układ zaproponowany przez twórców serwisu [10] Cel i układ pracy Celem pracy dyplomowej było opracowanie programu komputerowego katalogu stron internetowych pozwalającego uŝytkownikowi na korzystanie z witryn w Internecie. Wykonaliśmy go w postaci witryny internetowej w oparciu o bezpłatny, dostępny na licencji GNU GPL, CMS Joomla. Materiały gromadziliśmy poprzez przeszukiwanie zasobów umieszczonych na stronach internetowych. Na stronach internetowych odnaleźliśmy znaczne ilości animacji, apletów, programów oraz innych materiałów dydaktycznych z dziedziny fizyki. Kolejną czynnością był ich podział według opracowanej klasyfikacji, a takŝe weryfikacja pod kątem poprawności działania i przydatności jako materiału dydaktycznego. Następnym krokiem było sporządzenie opisu oraz instrukcji posługiwania się zgromadzonym oprogramowaniem. Ostatecznie wyselekcjonowane materiały umieszczaliśmy w katalogu. Materiały z zakresu mechaniki punktu materialnego i bryły sztywnej, dynamiki płynów, grawitacji, termodynamiki zostały przygotowane przez Marcina Nowickiego. Opracowanie materiałów z dziedziny elektromagnetyzmu (w tym optyki) oraz fizyki współczesnej zostało zrealizowane przez Pawła Zakrzewskiego. WyraŜamy nadzieję, Ŝe stworzony przez nas zbiór odnośników będzie pomocnym narzędziem w nauczaniu oraz popularyzacji fizyki jako nauki ścisłej umoŝliwiając łatwiejsze zrozumienie skomplikowanych zjawisk zachodzących w otaczającym nas świecie. Pracę dyplomową podzieliliśmy na pięć głównych rozdziałów. Pierwszy to niniejszy wstęp, drugi przedstawia moŝliwości oraz zastosowanie oprogramowania Joomla. W trzecim znajduje się omówienie zawartości najwaŝniejszych działów stworzonej przez nas witryny, w tym katalogu animacji zjawisk i procesów fizycznych. Czwarty poświęcony został w całości na przedstawienie wybranych animacji ilustrujących zjawiska i procesy fizyczne, a piąty stanowi podsumowanie. Do pracy dołączony jest równieŝ słownik pojęć 5

6 z objaśnieniami akronimów występujących w tekście pracy, spis rysunków oraz wykaz literatury wraz z odnośnikami do stron internetowych Zadania wykonane przez autorów pracy dyplomowej Podczas budowania witryny internetowej wraz z katalogiem animacji oraz redagowania pracy dyplomowej staraliśmy się zachować zrównowaŝony podział wykonywanych czynności. Zarys podziału pracy przedstawia poniŝsza tabela. Składa się ona z dwóch części. W pierwszej przedstawiono czynności związane z budową witryny i katalogu animacji, zaś w drugiej z redakcja pracy pisemnej. 1. Czynności związane z budową witryny i katalogu animacji Przygotowanie pakietów instalacyjnych dodatkowych modułów i komponentów oraz ich instalacja i konfiguracja w CMS Joomla. Wspólne wykonanie menu witryny oraz struktury katalogu animacji. Opracowanie następujących działów witryny: Tablice, Kalkulator naukowy, Wieści RSS, Napisz do nas, Mapa serwisu. Zgromadzenie materiałów oraz wykonanie działów: Mechanika, Fizyka molekularna i ciepło. Wspólne opracowanie działu Zabawki fizyczne katalogu animacji. Marcin Nowicki Wybór hosta, konfiguracja konta WWW, przygotowanie pakietu instalacyjnego CMS Joomla, instalacja oprogramowania i konfiguracja parametrów jego pracy na serwerze zdalnym, opracowanie poprawek szaty graficznej. Wspólne wykonanie menu witryny oraz struktury katalogu animacji. Zgromadzenie materiałów oraz samodzielne wykonanie działów: Elektryczność i magnetyzm, Zjawiska falowe, Fizyka współczesna. Opracowanie następujących działów witryny: Strona startowa, O katalogu, Seminarium, Linki, Licencja Joomla!. Wspólne opracowanie działu Zabawki fizyczne katalogu animacji. Paweł Zakrzewski 2. Autorstwo rozdziałów pracy Samodzielne zredagowanie rozdziałów 3 i 6 oraz podrozdziałów od 4.1 do rozdziału 4. Wspólne opracowanie rozdziałów o numerach 1, 5, 8. Marcin Nowicki Samodzielne zredagowanie rozdziałów 2 i 7 oraz podrozdziałów od 4.3 do rozdziału 4. Wspólne opracowanie rozdziałów o numerach 1, 5, 8. Paweł Zakrzewski 6

7 2. Joomla 2.1. Krótki opis, historia powstania, zastosowania Joomla [11 14] jest zaawansowanym programem słuŝącym do tworzenia i prowadzenia serwisów internetowych potocznie nazywanych stronami internetowymi lub stronami WWW. Jest uŝywany przez firmy na całym świecie do budowy złoŝonych serwisów korporacyjnych i portali, jak równieŝ do budowy prostych, ale efektownych stron WWW przez indywidualnych uŝytkowników. Zalicza się go do systemów zarządzania treścią zwanych w skrócie CMS. Dzięki łatwości instalacji, wyjątkowej prostocie obsługi, eleganckiemu wyglądowi, elastyczności oraz nowoczesnemu wykonaniu stanowi jeden z najlepszych tego typu programów na świecie. Do jednej z jego największych zalet moŝna zaliczyć to, Ŝe jest rozprowadzany na licencji GNU GPL bez Ŝadnych opłat za wykorzystanie do zastosowań zarówno komercyjnych jak i prywatnych. Historia Joomla [15, 16] rozpoczęła się w 2001 roku od udostępnienia przez australijską firmę Miro Ltd. na zasadach licencji GNU GPL kodu źródłowego programu Mambo CMS. Dzięki zaangaŝowaniu wielu programistów pasjonatów, oddanych idei wolnego oprogramowania na zasadzie Open Source, Mambo zostało rozbudowane i dostosowane do oczekiwań uŝytkowników. Początkowo nad rozwojem programu pracował zespół, którym kierował Robert Castley (programista zatrudniony w oddziale firmy Macro 4 PLC znajdującym się w Anglii), a później po jego rezygnacji Andrew Eddie (niezaleŝny programista, urzędnik lokalnej administracji państwowej w Queensland w Australii) uzyskując na tym polu spore sukcesy wyraŝające się następującymi przyznanymi nagrodami: Best Linux or Open Source Software w 2004 roku przez LinuxUser & Developer, Best Open Source Solution w 2005 roku przez LinuxWorld, Best of Show - Total Industry Solution w 2005 przez LinuxWorld, Best Free Software Project of the Year w 2005 roku przez Linux Format. Niestety wraz ze wzrastającą popularnością w połowie 2005 roku Miro Ltd. podjęło działania zagraŝające wolności Mambo. W związku z tym Zespół Twórców, przy powszechnym wsparciu społeczności uŝytkowników, zdecydował w sierpniu 2005 roku o powstaniu zupełnie nowej gałęzi rozwojowej projektu. JuŜ we wrześniu zostało opublikowane pierwsze wydanie Joomla, a w październiku podczas Linux & Open Source 7

8 Awards w Londynie Joomla wygrał w kategorii Best Linux/Open Source Project ("Najlepszy projekt Linux/Open Source"). Nazwa Joomla to fonetyczna transkrypcja na angielski słowa z języka suahili 'jumla', które tłumaczy się: wszyscy razem lub wspólnie albo jako całość. W języku polskim wymawia się je dŝumla. Nazwa ta została przyjęta w miejsce poprzedniej w sierpniu 2005 roku, gdy cała społeczność twórców i uŝytkowników Mambo jednomyślnie zaangaŝowała się w obronę zasad wolności i nieskrępowanego rozwoju, które były głównym i prawdziwym źródłem sukcesu i wyróŝnień zdobytych przez ten projekt. Nazwa, podobnie jak oficjalne logo programu wyraŝa przewodnią ideę Joomla: łączyć ludzi na całym świecie, wszystkich ras i kultur w jeden wielki krąg porozumienia. Rys. nr 1. Logo Joomla Misją twórców Joomla jest utrzymanie obsługi programu na poziomie tak prostym, jak tylko jest to moŝliwe, a równocześnie zapewnienie moŝliwie najbogatszej funkcjonalności. Dzięki temu kaŝdy uŝytkownik, bez posiadania technicznego przygotowania, moŝe sam zbudować i zarządzać swoim małym, czy teŝ potęŝnym serwisem internetowym w prosty i efektywny sposób, bez ponoszenia kosztów drogiego, komercyjnego oprogramowania Główne zalety Łatwa instalacja Instalacja CMS Joomla na serwerze wymaga wykonania zaledwie kilku czynności. Pierwszą z nich jest pobranie z Internetu oraz rozpakowanie za pomocą odpowiedniego programu pakietu dystrybucyjnego. Następnie wystarczy umieścić pliki na serwerze i wywołać adres strony w przeglądarce, aby zainicjować działanie kreatora instalacji. Po wprowadzeniu 8

9 niezbędnych danych konfiguracyjnych proces instalacji programu przeprowadzany jest automatycznie. Po kilku minutach w Internecie wygenerowana zostanie witryna wyposaŝona we wszystkie niezbędne do działania elementy takie jak: menu serwisu, formularz kontaktowy, system publikacji informacji, linków oraz rejestracji uŝytkowników. Nowoczesny i niepowtarzalny wygląd Wygląd serwisu powstaje w oparciu o szablony, które są dostępne bezpłatnie na stronach poszczególnych projektów. W kaŝdym moŝna wprowadzać dowolne modyfikacje, zgodne z licencją udzieloną przez autora. Szablon moŝna równieŝ zaprojektować samemu lub zlecić jego opracowanie w oparciu o udostępnioną dokumentację Joomla. Dynamiczna zawartość Poszczególne strony w Joomla są tworzone dynamicznie. Nowo dodane informacje publikowane są najwyŝej w hierarchii. MoŜna wyznaczyć termin rozpoczęcia i zakończenia publikacji artykułów. KaŜda nowość moŝe być sygnalizowana odwiedzającym w specjalnych modułach. Publikacja modułów i odnośniki w nich dostosowują się do treści publikowanych w głównym obszarze prezentacji. Elastyczność i funkcjonalność Strukturę serwisu tworzy się z elementów, które moŝna w kaŝdym momencie zmienić, a raz wprowadzoną zawartość moŝna wykorzystać wielokrotnie w róŝnej konfiguracji. Dzięki modułowej budowie moŝna dodać do serwisu kaŝdy rodzaj usług i funkcji. Do dyspozycji uŝytkownika jest ponad 200 komponentów do gromadzenia i prezentacji róŝnych treści oraz kilkaset modułów, sygnalizujących treści dostępne w serwisie. Dostępność, uŝyteczność, zgodność ze standardami Oprogramowanie moŝna bezproblemowo dostosować do rzeczywistych potrzeb adresatów zawartości. Dzięki szablonom stron oraz komponentom, modułom i innym narzędziom nawigacja po zawartości witryny jest łatwa i intuicyjna, co zapewnia przejrzystość prezentowanych treści. Interakcyjność KaŜdy zamieszczony artykuł moŝe być komentowany, o ile taka opcja zostanie uruchomiona. Joomla pozwala na prowadzenie sondaŝy, uruchamianie forum dyskusyjnego 9

10 czy pokoju pogawędek (czat). Natychmiast po instalacji witryny administrator moŝe umoŝliwić internautom rejestrowanie się w niej, co pozwala na przesyłanie, a nawet umieszczanie przez nich własnych informacji takich jak artykuły, obrazy czy pliki. Łatwa obsługa Wprowadzanie i zmiana treści w CMS Joomla jest niezwykle prosta dzięki wyposaŝeniu go w intuicyjny oraz zrozumiały interfejs. Teksty i obrazy umieszcza się w serwisie za pomocą dowolnej przeglądarki internetowej. Nowoczesność Joomla została stworzona w języku programowania PHP, korzysta z bazy danych MySQL oraz z XML, DHTML, RSS/RDF, JavaScript, CSS i innych rozwiązań technologicznych, umoŝliwiających dynamiczną zmianę zawartości witryny. Bezpieczeństwo Dostęp do witryny jest chroniony przez system uwierzytelniania. Projektanci Joomla szybko reagują na odkryte zagroŝenia, co było konieczne zaledwie kilka razy w historii Joomla. Ten fakt najlepiej dowodzi, Ŝe Joomla zapewnia uŝytkownikom i administratorom pełne bezpieczeństwo. Niskie koszty Joomla jest oprogramowaniem bezpłatnym, rozprowadzanym na licencji GNU GPL podobnie jak większość stworzonych do działania w jego środowisku szablonów, modułów, narzędzi itp. Gwarantowany rozwój Oprogramowanie jest stale udoskonalane i rozwijane, aby sprostać wymaganiom najnowszych technologii oraz uŝytkowników. Aktualizacja do nowszych wersji jest w pełni zautomatyzowana i bezproblemowa, co czyni go potęŝnym oraz uŝytecznym narzędziem do budowy zaawansowanych serwisów Instalacja programu CMS Joomla [17 21] w wersji 1.0.x wymaga komputera lokalnego lub zdalnego (serwera), na którym zainstalowano oraz uruchomiono niezbędne do jego działania 10

11 środowisko. Zaliczamy do niego poniŝej przedstawione i krótko scharakteryzowane programy komputerowe: a/ Serwer stron WWW Apache w wersji lub nowszej. Apache jest obecnie najbardziej popularnym serwerem stron WWW. Obsługuje ponad połowę witryn internetowych w świecie. Dostępny jest na warunkach licencji GNU GPL w wersjach przeznaczonych dla Windows, licznych odmian Uniksa i Linuksa, a takŝe kilku innych systemów. Program moŝna pobrać ze strony internetowej projektu [22]. b/ Język PHP w wersji 4.2.x lub nowszej. PHP [PHP Hypertext Preprocesor] jest językiem programowania słuŝącym do tworzenia aplikacji internetowych, niezbędnym do uruchomienia na serwerze skryptów napisanych w PHP. A w tym właśnie języku napisane jest oprogramowanie Joomla. Obsługę języka PHP moŝna zainstalować na róŝnych platformach systemowych. Program udostępniany jest na warunkach licencji GNU GPL, dostępny jest do pobrania ze strony [23]. c/ Baza danych MySQL w wersji 3.23.x lub nowszej. MySQL jest bardzo szybkim systemem zarządzania relacyjnymi bazami danych. Wykorzystuje standardowy język zapytań o nazwie SQL [Structured Query Language Strukturalny Język Zapytań]. UmoŜliwia przechowywanie, przeszukiwanie, sortowanie i odczytywanie danych. Program udostępniany jest na warunkach licencji GNU GPL. Wersja instalacyjna dostępna jest w dziale pobierania na stronie [24]. Pakiet instalacyjny Joomla jest skompresowanym plikiem w formacie.zip lub tar.gz. Zawiera on archiwum, w którym znajdują się: a/ wszystkie skrypty rdzenia niezbędne do prawidłowego działania programu umieszczone we właściwych katalogach, b/ odpowiednio skonfigurowane skrypty instalatora zapewniające szybką instalację na serwerze umieszczone w katalogu o nazwie installation. 11

12 Do tworzenia pakietów instalacyjnych dla systemu operacyjnego Windows uŝywany jest program typu WinZip [25]. Wtedy plik archiwum otrzymuje rozszerzenie nazwy typu.zip, zaś do tworzenia pakietów dla Linuksa uŝywany jest archiwizer [26] tap archive i program kompresujący gzip, co moŝna rozpoznać po rozszerzeniu nazwy pliku typu.tar.gz. Joomla jest bezpłatnym programem wydawanym na licencji GNU GPL. Licencja [27, 28] ta zapewnia kaŝdemu między innymi swobodę rozpowszechniania programu. Dzięki temu pakiety instalacyjne Joomla moŝna pobrać z wielu róŝnych stron internetowych. Do wykonania katalogu animacji zjawisk i procesów fizycznych wykorzystaliśmy w pełni spolonizowany pakiet instalacyjny Joomla w wersji Admin-pl (określany jako wersja stabilna) pobrany z repozytorium Polskiego Centrum Joomla znajdującego się pod adresem internetowym [29]. Instalację oprogramowania moŝna wykonać na komputerze lokalnym lub na specjalnie przystosowanym serwerze sieciowym. W naszym przypadku skorzystaliśmy z usług jednego z darmowych serwisów hostingowych oferowanego przez firmę OVH Sp. z o.o. z siedzibą we Wrocławiu przy pl. Powstańców Śląskich Serwis kont darmowych dostępny jest w Internecie pod adresem [30]. Po utworzeniu konta, uŝytkownik otrzymuje dostęp do przestrzeni dyskowej o rozmiarze 60 MB na publikację strony WWW, PHP w wersji 5 a takŝe bazę danych MySQL w wersji 4.1 o rozmiarze 4 MB. Po wykonaniu czynności rejestracyjnych i aktywowaniu konta moŝna od razu opublikować swoją stronę WWW. Przed instalacją systemów typu CMS naleŝy dodatkowo utworzyć i aktywować bazę danych MySQL za pomocą programu phpmyadmin [31, 32]. Katalog jest dostępny w Internecie pod adresem [33], w celu uczynienia go bardziej przyjaznym uŝytkownikowi zarejestrowaliśmy jego alias [34] wykorzystując do tego bezpłatny serwis [35, 36]. Po wykonaniu powyŝszych czynności przygotowawczych, mogliśmy przystąpić do instalacji programu Joomla na udostępnionej nam przestrzeni dyskowej serwera. Instalowanie rozpoczęliśmy od rozpakowania pakietu instalacyjnego na dysku twardym komputera lokalnego oraz sprawdzenia czy wszystkie pliki i katalogi zostały prawidłowo utworzone. Kolejną czynnością było przesłanie za pomocą programu klienta FTP plików na serwer. Po zakończeniu tej czynności za pomocą przeglądarki internetowej Internet Explorer uruchomiliśmy skrypt wykonujący czynności instalacyjne na serwerze. Instalator na początku sprawdza właściwości środowiska instalacji, a wyniki wyświetla na ekranie testu przedinstalacyjnego, którego przykład znajduje się na rysunku nr 2. Składa się on z czterech części. Pierwsza informuje o konfiguracji serwera, 12

13 druga o ustawieniach PHP, trzecia o uprawnieniach dostępu do plików i katalogów, a czwarta wyświetla dodatkowe informacje o systemie. WaŜne dla prawidłowego działania Joomla ustawienia wyświetlane są po prawej stronie ekranu, jeśli dane ustawienie jest zgodne z zalecanym wyświetlane jest za pomocą zielonego tekstu, a w przeciwnym przypadku za pomocą czerwonego. Gdy pojawią się niezgodności, naleŝy wprowadzić zmiany i wykonać ponownie test. Rys. nr 2. Ekran testu przed wprowadzeniem zmian [37] 13

14 Prawidłowo skonfigurowane środowisko pracy powoduje wygenerowanie ekranu testu znajdującego się na rysunku nr 3. Po zakończeniu czynności przedinstalacyjnych wyświetlana jest strona z treścią Powszechnej Licencji Publicznej GNU GPL, którą po przeczytaniu naleŝy zaakceptować wybierając odpowiednią opcję u dołu ekranu, a następnie wcisnąć przycisk Dalej w celu przejścia do wykonania dalszych czynności instalacyjnych. Od tej chwili rozpoczyna się właściwa instalacja oprogramowania Joomla na serwerze. Rys. nr 3. Ekran testu po wprowadzeniu zmian [37] 14

15 W pierwszym kroku wyświetlony zostaje ekran znajdujący się na rysunku nr 4. Za pomocą umieszczonych tam pól wprowadza się ustawienia dotyczące bazy danych MySQL, z której będziemy korzystać. W pierwszej kolejności podajemy nazwę hosta, a więc nazwę lub adres internetowy komputera, na którym znajduje się baza danych. Następnie w kolejnych polach wprowadzamy nazwę uŝytkownika i hasło dostępu oraz nazwę bazy danych MySQL. Kolejną czynnością jest określenie prefix-u tabel w bazie danych, co ma znaczenie w momencie instalacji komponentów lub innych składników serwisu zakładających nowe tabele w bazie. Po wprowadzeniu wszystkich niezbędnych danych moŝna jeszcze określić, jakie operacje dodatkowe zostaną wykonane. Do wyboru są trzy opcje, które umoŝliwiają wyczyszczenie bazy (o ile była wcześniej uŝytkowana), zrobienie kopii zapasowej przed jej wyczyszczeniem oraz wgranie przykładowych danych. Ostatnią czynnością przed przejściem do następnego kroku jest potwierdzenie wykonania operacji na bazie danych. W drugim kroku instalator wyświetla ekran znajdujący się na rysunku nr 5. UmoŜliwia on jedynie wprowadzenie nazwy serwisu, a następnie za pomocą przycisku Dalej przejście do kolejnego kroku instalacji. Trzeci krok to weryfikacja danych dotyczących adresu URL serwisu, ścieŝki absolutnej do katalogu na serwerze gdzie znajdują się główne pliki witryny, a oraz hasła administratora, a takŝe uprawnień dla plików i katalogów tzw. CHMOD. Do modyfikacji tych danych słuŝą pola umieszczone na ekranie znajdującym się na rysunku nr 6. Po zakończeniu wprowadzania danych podobnie jak w poprzednim kroku za pomocą przycisku Dalej przechodzimy do wykonywania dalszych czynności instalacyjnych. Instalator rozpoczyna modyfikację bazy danych MySQL oraz wykonuje zadane operacje na plikach i katalogach. Po kilku minutach wyświetlony zostaje ekran znajdujący się na rysunku nr 7. Jest to ostatni czwarty krok instalacji, który sygnalizuje zakończenie całości procesu oraz konieczność usunięcia katalogu instalacyjnego z serwera. Umieszczone są tam równieŝ informacje dotyczące logowania się administratora oraz przyciski umoŝliwiające uruchomienie witryny lub panelu administracyjnego. Dodatkowo w przypadku, gdy niemoŝliwe jest zapisanie pliku konfiguracyjnego, jego zawartość pojawia się w specjalnym okienku. NaleŜy wówczas skopiować tekst do notatnika, a następnie zapisać go pod nazwą configuration.php i przesłać na serwer do głównego katalogu Joomla. W naszym przypadku nie było to konieczne. Od tej chwili serwis jest w pełni zainstalowany i gotowy do uŝycia. 15

16 Rys. nr 4. Krok pierwszy instalacji modyfikacja ustawień bazy danych MySQL [37] Rys. nr 5. Krok drugi instalacji wprowadzanie nazwy serwisu [37] 16

17 Rys. nr 6. Krok trzeci instalacji weryfikacja parametrów instalacji [37] Rys. nr 7. Krok czwarty instalacji zakończenie całości procesu instalacji [37] 17

18 2.4. Budowa i konfiguracja witryny czynności początkowe Po uruchomieniu witryny CMS Joomla generuje stronę główną serwisu z przykładową zawartością. Jej wygląd oraz zawartość moŝe mieć róŝną postać w zaleŝności od uŝytego pakietu instalacyjnego. Przykładowa strona startowa znajduje się na rysunku nr 8. Rys. nr 8. Przykładowa strona startowa CMS Joomla 18

19 Po zalogowaniu się do panelu administracyjnego, moŝna rozpocząć budowę serwisu. Wygląd panelu ilustruje rysunek nr 9. Rys. nr 9. Wygląd panelu administracyjnego Pierwszą czynnością jest sprawdzenie i uzupełnienie brakujących danych konfiguracyjnych serwisu. Okienko konfiguracji witryny znajdujące się na rysunku nr 10 wyświetlamy wybierając z menu Witryna odnośnik Konfiguracja witryny. Do wprowadzania danych słuŝą pola tekstowe, liczbowe oraz menu wyboru zdefiniowane na dziesięciu zakładkach. Pierwsza z nich o nazwie Witryna zawiera podstawowe dane konfiguracyjne, a są to między innymi komunikaty administracyjne, nazwa i ikona witryny, ustawienia aktywacji i rejestracji uŝytkowników itp. Kolejna o nazwie Lokalizacja słuŝy do wprowadzania ustawień języka witryny oraz panelu administracyjnego, strefy czasowej. Zakładka Treść pozwala za pomocą wbudowanego menu wyboru zdefiniować administratorowi parametry dotyczące wyświetlania artykułów w witrynie np. pokazywanie 19

20 czasu i daty utworzenia, modyfikacji, stronicowania, odsłon, autora. Czwarta zakładka Baza danych zawiera dane konfiguracyjne bazy MySQL wykorzystywanej przez CMS Joomla, muszą być one zgodne z danymi wprowadzonymi podczas instalacji programu na serwerze. Podobnie jest z zakładką Serwer, zawierającą dane serwera. Rys. nr 10. Okno konfiguracji witryny Dodatkowo na tej zakładce moŝna wprowadzać ustawienia dotyczące czasu sesji logowania i administratora, metody autoryzacji sesji, raportowania błędów, adresu serwera pomocy oraz kompresji stron GZIP. Szósta zakładka Metadane słuŝy do wprowadzania metadanych opisujących zawartości witryny. Znajdują się tam dwa pola. W jednym z nich umieszcza się zwięzły opis zawartości witryny, a w drugim słowa kluczowe jednoznacznie 20

21 identyfikujące jej zawartość. Są one wykorzystywane przez wyszukiwarki stron internetowych przy indeksowaniu i klasyfikowaniu witryny w swoich zasobach. Na zakładce Poczta wprowadza się ustawienia serwera poczty elektronicznej typu , obsługującego przesyłanie korespondencji z witryny do poszczególnych jej uŝytkowników. Ósma zakładka o nazwie Schowek zawiera ustawienia dotyczące folderu pamięci tymczasowej oraz określa okres czasu, przez który pliki mogą być tam przechowywane. Kolejna Statystyki pozwala na włączanie i wyłączanie gromadzenia statystyk witryny np. rodzaje uŝywanych przez odwiedzających przeglądarek, systemów operacyjnych, ilość odwiedzin. Zakładka Wyszukiwarki umoŝliwia włączenie translacji adresów URL oraz dynamicznej zmiany tytułów Zmiana wyglądu układu graficznego serwisu szablony, arkusz stylów CSS Pierwszą czynnością, jaką wykonaliśmy, była zmiana szablonu witryny. Szablony [ang. Templates] nazywane są równieŝ skórkami lub layoutem i odpowiadają za nadanie układu kompozycyjnego witrynie oraz określają wszystkie istotne cechy wyglądu graficznego takie jak: kolorystyka, kształt i rozmiar czcionek, wygląd nagłówków itp. W szablonie określone są: a/ główny obszar prezentacji, b/ pozycje modułów, c/ stałe elementy strony. Przykładowe połoŝenie elementów w szablonie ilustruje rysunek nr 11. Poszczególne elementy szablonu są powiązane ze sobą i oddziałują na siebie. Do nawigacji po zawartości serwisu słuŝy menu wyboru. Kliknięcie w wybraną pozycję menu głównego, lokalnego lub odnośnika znajdującego się np. w module powoduje, Ŝe w głównym obszarze prezentacji wyświetlany jest element powiązany z danym odnośnikiem. Zmianie moŝe ulegać równieŝ dobór i układ modułów, a takŝe ich zawartość, jeśli ustawienie takie zostało zdefiniowane przez administratora serwisu. Jedynie połoŝenie oraz zawartość stałych elementów witryny nie ulega zmianie. Przy tworzeniu witryny wykorzystaliśmy darmowy szablon o nazwie waterandstone udostępniany przez firmę Water & Stone na swoich stronach internetowych [38]. Był on zaprojektowany oraz skonfigurowany przez Twórców z myślą o wykorzystaniu w CMS Mambo. Z tego powodu przy wykorzystaniu go do tworzenia wyglądu w CMS Joomla musieliśmy dokonać szeregu zmian. Wygląd strony głównej przed 21

22 naniesieniem poprawek znajduje się na rysunku nr 12. Jak moŝna zauwaŝyć menu główne oraz niektóre moduły i elementy witryny wyświetlane są przez przeglądarkę nieprawidłowo. Rys. nr 11. Przykładowe rozmieszczenie elementów w szablonie [39] Modyfikacje szablonu rozpoczęliśmy od zmiany połoŝenia poszczególnych modułów (funkcje i zastosowanie modułów zostaną omówione w dalszej części pracy). Dokonuje się ich wybierając w panelu administracyjnym menu Moduły a następnie odnośnik Moduły witryna, co powoduje wyświetlenie okna administrowania modułami witryny widocznego na rysunku nr 13. Po kliknięciu w nazwę interesującego nas modułu wyświetla się okienko zawierające menu edycji z opcjami umoŝliwiającymi dokonywanie zmian. Przykładowy wygląd menu edycji modułu zobrazowany jest na rysunku nr 14. Witryna została podzielona przez nas na 3 kolumny. W lewej ulokowaliśmy menu główne serwisu. W środkowej mieści się główny obszar prezentacji wraz modułami prezentującymi ostatnio dodane artykuły oraz najczęściej oglądane, a prawą wykorzystaliśmy do prezentacji dodatkowych informacji i elementów wspomagających działanie portalu np. wyszukiwarka, zegar, kalendarz, licznik odwiedzin. Po zakończeniu rozmieszczania modułów przystąpiliśmy do wykonania elementów graficznych. Posługując się bezpłatnym oprogramowaniem do edycji plików graficznych wykonaliśmy baner górny oraz główny serwisu, a następnie inne elementy witryny takie jak: ikony, guziki odnośników do witryn w Internecie, linie podziału itp. Przy zmianie wyglądu graficznego witryny niezbędne okazało się wprowadzenie zmian w kaskadowym arkuszu stylu CSS szablonu. Polegały one głównie na zmianie połoŝenia elementów oraz szerokości i wysokości obszarów ich 22

23 wyświetlania, kolorów tła, rozmiarów i rodzaju czcionek, zdefiniowaniu odstępów pomiędzy elementami. Rys. nr 12. Strona główna witryny przed naniesieniem zmian 23

24 Rys. nr 13. Wygląd menu modułów witryny w panelu administracyjnym Wykonaliśmy je za pomocą wbudowanego w Joomla edytora CSS. Dostępny jest on z poziomu okienka zawierającego wykaz wszystkich zainstalowanych w witrynie szablonów rysunek nr 15. Aby przenieść się do niego naleŝy z głównego menu wybrać opcję Witryna, a następnie Szablony i dalej odnośnik Szablon-witryna. Po załadowaniu się okna wybieramy za pomocą myszki z menu znajdującego się po lewej stronie ekranu nazwę szablonu, do którego chcemy wprowadzić zmiany oraz wciskamy przycisk Edytuj CSS. Zawartość pliku z kaskadowym arkuszem stylów zostaje wyświetlona w okienku znajdującym się na środku ekranu. CSS [40 43] składa się z dwóch części: selektora (np. p, td, h1) i deklaracji (np. color: red, font-family: Courier New, text-align: center). Selektor to nazwa znacznika HTML, zaś deklaracja zawiera dwie części: właściwość (color) i wartość (red). CSS definiuje się według następującego schematu: selektor1 { właściwość1: wartość1; właściwość2: wartość2 }. Dodając oraz usuwając selektory, a takŝe zmieniając przypisane do nich właściwości i wartości uzyskuje się poŝądany wygląd strony internetowej. Wygląd edytora pliku kaskadowego arkusza stylów przedstawiony jest na rysunku nr 16. Po zakończeniu wprowadzania zmian w zawartości pliku zachowuje się je przez wciśnięcie przycisku Zapisz. Zmodyfikowany wygląd układu graficznego strony głównej witryny znajduje się na rysunku nr

25 Rys. nr 14. Wygląd menu edycji modułu witryny w panelu administracyjnym Rys. nr 15. Okienko z wykazem zainstalowanych w witrynie szablonów 25

26 Rys. nr 16. Wygląd edytora kaskadowego arkusza stylów CSS 26

27 Rys. nr 17. Wygląd strony głównej witryny po naniesieniu zmian w szablonie 2.6. Budowanie zawartości serwisu moduły i komponenty Po uzyskaniu ostatecznej postaci układu graficznego przystąpiliśmy do budowania zawartości serwisu [44 47]. Składają się na nią wszelkie zebrane przez nas materiały tekstowe, graficzne, pliki do udostępnienia, odnośniki, katalogi itp. W Joomla rozróŝnia się trzy podstawowe jednostki zawartości. Są to: artykuły statyczne (ang. static content) artykuły dynamiczne (ang. content) odsyłacze popularnie nazywane linkami (ang. link). 27

28 Artykuły statyczne podobnie jak pozostałe tworzone są we wbudowanym w Joomlę edytorze tekstów typu WYSIWYG. Mogą zawierać oprócz tekstu równieŝ grafikę, animacje, linki, fragmenty kodu programów itp. Ich najwaŝniejszą cechą jest brak powiązań wpływających na inne elementy zawartości serwisu, nie są przypisywane do kategorii i nie naleŝą do sekcji. Udostępnienie artykułu statycznego uŝytkownikowi następuje poprzez umieszczenie bezpośredniego odsyłacza do niego w menu serwisu lub innym artykule. Artykuły dynamiczne w przeciwieństwie do statycznych są powiązane z innymi elementami struktury serwisu. W trakcie ich tworzenia przypisuje się je do konkretnej kategorii artykułów, a kategorie przyporządkowywuje się do sekcji. Dzięki zastosowaniu takiego rozwiązania, gdy w obszarze głównej zawartości opublikowany jest artykuł dynamiczny, to program CMS Joomla automatycznie zmienia zawartość poszczególnych modułów. Przykładem zmian dokonywanych w modułach jest na przykład dodanie odnośnika do artykułu w systemie ich publikacji oraz w działach prezentujących ostatnio dodane i najczęściej czytane artykuły. Istnieje równieŝ moŝliwość, Ŝe odnośnik do artykułu zostanie wygenerowany dynamicznie przez CMS Joomla podczas wykorzystywania przez uŝytkownika róŝnych elementów witryny np. wyszukiwarki.. Odsyłacze, a w naszym przypadku równieŝ katalogi odsyłaczy, to zawierające krótką informację o zawartości, adresie, kategorii itp. odnośniki prowadzące do artykułów, kategorii artykułów, zawartości poszczególnych sekcji, treści gromadzonych i udostępnianych za pomocą komponentów, plików przeznaczonych do pobrania czy zasobów w Internecie. Zawartość serwisu budowaliśmy wykorzystując do tego zawarte w CMS Joomla komponenty i moduły. Komponenty to po prostu programy komputerowe, które słuŝą do gromadzenia, redagowania oraz udostępniania informacji. Joomla udostępnia standardowo dziewięć następujących komponentów: Artykuły umoŝliwia gromadzenie, redagowanie, porządkowanie i udostępnianie tekstów, Kontakty słuŝy do zarządzania informacjami kontaktowymi i teleadresowymi, Linki do umieszczania odnośników do zasobów w Internecie, Sondy do tworzenia i przeprowadzania ankiet oraz publikacji ich wyników, 28

29 Spinacz RSS do pobierania i publikowania nagłówków wiadomości z udostępniających tę formę komunikacji stron internetowych, Banery do publikowania banerów tekstowych i graficznych, Media umoŝliwiający gromadzenie i publikację dokumentów oraz zasobów graficznych, Strona startowa do zarządzania treścią strony powitalnej, Wraper umoŝliwiający umieszczenie w serwisie dowolnej strony internetowej. Oprócz standardowo udostępnionych komponentów moŝna wzbogacić serwis instalując nowe komponenty pobrane z Internetu lub napisane przez uŝytkownika. Moduły to równieŝ programy komputerowe, które najczęściej słuŝą do generowania odnośników do zawartości serwisu lub zasobów umieszczonych na innych stronach internetowych. Do działania wykorzystują informacje zawarte w bazie danych CMS Joomla lub pobierają je z innych serwisów. W przeciwieństwie do komponentów nie pozwalają na gromadzenie, redagowanie i porządkowanie informacji, ale występują równieŝ moduły z tzw. zawartością. Ich zadaniem jest udostępnianie zaimplementowanych w nich informacji, bez pobierania ich z zewnętrznego źródła. W Joomla udostępnionych do wykorzystania jest około dwudziestu róŝnych modułów. NajwaŜniejsze z nich to: Menu umoŝliwia tworzenie menu głównego, lokalnego oraz uŝytkownika, Szukaj wyświetla okno wyszukiwarki, Logowanie umoŝliwia logowanie się do serwisu, Popularne wyświetla odsyłacze do najczęściej przeglądanych artykułów, Nowości wyświetla odsyłacze do ostatnio opublikowanych artykułów, Sekcje wyświetla odsyłacze do stron prezentujących zawartość sekcji artykułów, Wraper umoŝliwia wywołanie w obszarze głównej zawartości dowolnej innej strony internetowej. Oprócz tego, moŝna podobnie jak w przypadku komponentów dodawać nowe moduły za pomocą wbudowanego instalatora. Wszystkie wyŝej omówione elementy składowe serwisu są zhierarchizowane. Hierarchia zawartości opiera się na trzypoziomowej strukturze. Poziom najwyŝszy reprezentowany jest przez sekcje artykułów oraz komponenty. Gromadzi się w nich tylko jeden rodzaj materiałów. W sekcjach moŝna wydzielić jedną lub więcej kategorii zawartości, podobnie jak w komponentach. 29

30 Następnym elementem hierarchii są kategorie. Umieszcza się w nich odpowiednio pogrupowane pozycje. NajniŜej w hierarchii znajdują się pozycje. Są to podstawowe, pojedyncze elementy zawartości umieszczane w kategoriach naleŝących do sekcji lub komponentu. Pozycję stanowi na przykład tekst artykułu, element graficzny, link do zawartości, adres , a więc kaŝdy obiekt zawierający konkretną treść Publikacja treści na stronach witryny artykuły Publikację rozpoczęliśmy od sporządzenia projektu podziału zgromadzonych materiałów w postaci papierowej, aby zawartość serwisu była przejrzysta i łatwo dostępna dla uŝytkowników. Po jego wykonaniu przystąpiliśmy do utworzenia sekcji artykułów w CMS Joomla. Sekcję tworzy się wybierając z menu panelu administracyjnego pozycję Artykuły a następnie odnośnik Sekcje artykułów. Okienko sekcji artykułów znajduje się na rysunku numer 18. Rys. nr 18. Wygląd okienka sekcji artykułów Kolejną czynnością jest utworzenie sekcji za pomocą przycisku Nowy. Po otwarciu się okienka zilustrowanego na rysunku numer 19 moŝna przystąpić do wprowadzania parametrów. Utworzyliśmy trzy sekcje o nazwach Seminarium, 30

31 w której zawarte są materiały przygotowywane na seminarium dyplomowe, Strona startowa zawierającą elementy do wyświetlenia na stronie głównej serwisu oraz O katalogu, gdzie zamieszczone są uwagi na temat funkcjonowania katalogu animacji. W ustawieniach określić moŝna między innymi tytuł sekcji wyświetlany na stronach serwisu, nazwę wykorzystywaną w wykazach oraz indeksowaną przez wyszukiwarki internetowe, element graficzny reprezentujący opis sekcji, kolejność w hierarchii sekcji, dostępność dla uŝytkowników, opis tekstowy zawartości sekcji artykułów. Wprowadzone ustawienia zachowywane są za pomocą przycisku Zapisz. Rys. nr 19. Okienko edycji sekcji artykułów 31

32 Kolejną czynnością jest utworzenie kategorii, a takŝe przyporządkowanie ich odpowiednim sekcjom. Aby utworzyć kategorię naleŝy z głównego menu wybrać pozycję Artykuły, a następnie odnośnik Kategorie artykułów. Okienko zawierające spis kategorii artykułów znajduje się na rysunku nr 20. Rys. nr 20. Wygląd okienka kategorii artykułów Podobnie jak poprzednio, aby utworzyć nową kategorię naleŝy posłuŝyć się przyciskiem Nowy, co powoduje załadowanie się okienka edycji kategorii widocznego na rysunku nr 21. Do dyspozycji mamy identyczne opcje konfiguracyjne jak przy edycji sekcji z tą róŝnicą, Ŝe dodatkowo umieszczone jest tu menu wyboru pozwalające na przypisanie kategorii do odpowiedniej dla niej sekcji. Tu równieŝ utworzyliśmy trzy kategorie o nazwach Strona startowa Powitanie, Seminarium materiały, O katalogu jak korzystać, które grupują materiały opisane przy edycji sekcji. Wprowadzone zmiany zapisuje się przyciskiem Zapisz. Po utworzeniu struktury podziału artykułów moŝna rozpocząć ich wprowadzanie. Aby utworzyć nowy artykuł naleŝy z menu serwisu wybrać pozycję Artykuły, a następnie pozycję Artykuły w sekcjach, która powoduje wyświetlenie dodatkowego menu z nazwami sekcji. Po wybraniu nazwy sekcji 32

33 przechodzimy do kolejnego poziomu menu umoŝliwiającego przegląd artykułów umieszczonych w sekcji, wyświetlenie spisu jej kategorii oraz artykułów przeniesionych do archiwum. Utworzenie nowego artykułu moŝliwe jest z okienka przeglądu artykułów zawartych w sekcji zobrazowanego na rysunku nr 22. Wciśnięcie przycisku Nowy powoduje przeniesienie do okna edycji artykułu widocznego na rysunku nr 23. Edycję nowego artykułu rozpoczynamy od wprowadzenia jego pełnego oraz skróconego tytułu, które będą wyświetlane w spisie odnośników. Następnie za pomocą wbudowanego w Joomla edytora tekstowego TinyMCE [48, 49] działającego w trybie WYSIWYG wprowadza się tekst artykułu oraz umieszcza elementy dodatkowe takie jak obrazki, rysunki, animacje, fragmenty kodu programów itp. Rys. nr 21 Okienko edycji kategorii artykułów 33

34 Edytor ten posiada szereg opcji umoŝliwiających edycję i formatowanie tekstu takich jak wyrównywanie do krawędzi, justowanie, umieszczanie linków do zasobów w Internecie, tworzenie ramek, pogrubianie, podkreślanie, stosowanie kursywy, stylów formatowania itp. Tekst artykułu wprowadza się do pól edytora nazywających się Wprowadzenie oraz Tekst główny. Pierwsze z nich wypełnia się obowiązkowo, stanowi ono przede wszystkim wprowadzenie do głównej treści długiego artykułu lub stanowi całość tekstu w przypadku krótkich publikacji. Jest ono wyświetlane w witrynie w spisie artykułów, umoŝliwiając internaucie zapoznanie się z zawartością artykułu. Rys. nr 22. Okienko przeglądu artykułów w sekcji W drugim polu umieszcza się właściwy tekst artykułu, który moŝna dzielić na strony za pomocą przycisków umieszczonych na dole pola edycji. Z prawej strony ekranu znajdują się zakładki z opcjami umoŝliwiającymi wprowadzanie dodatkowych ustawień dla danego artykułu. Na zakładce Publikacja umieszczone są ustawienia dotyczące autora, kolejności ustawienia artykułu w kategorii, daty publikacji i emisji na stronach serwisu. Zakładka Grafiki umoŝliwia dodawanie elementów graficznych do artykułu oraz wprowadzanie ich opisu, definiowanie połoŝenia, wyrównania, szerokości. Trzecia zakładka o nazwie Parametry pozwala na definiowanie przyrostka klasy CSS, a takŝe za pomocą umieszczonego tam menu na dokonanie ustawień wpływających na sposób prezentacji i nawigacji po artykule opublikowanym na stronie serwisu. Na zakładce Metadane moŝna 34

35 umieścić słowa-klucze charakteryzujące zawartość artykułu, które odczytywane są przez wyszukiwarki internetowe przy indeksowaniu stron. Ostatnia zakładka Łącze w menu umoŝliwia utworzenie bezpośredniego odnośnika do artykułu w wybranym menu witryny. W opisany powyŝej sposób utworzyliśmy kilka artykułów dynamicznych. Jednym z nich jest wprowadzenie znajdujące się na głównej stronie serwisu, zaś pozostałe zostały umieszczone w działach Seminarium oraz O katalogu, do których prowadzą odnośniki z menu głównego witryny. W podobny sposób tworzy się artykuły statyczne. Jedyną róŝnicą jest to, Ŝe nie przypisuje się ich do sekcji i kategorii. Materiałami statycznymi w witrynie są następujące działy: Licencja Joomla, Kalkulator naukowy oraz Tablice. Po zakończeniu edycji treści artykułów moŝna je udostępnić dla internautów za pomocą przycisku Opublikuj znajdującego się w okienku przeglądu artykułów. Przykład opublikowanego w artykułu znajduje się na rysunku numer 24. Rys. nr 24. Opublikowany artykuł w witrynie 35

36 Rys. nr 23. Okienko edycji artykułu 36

37 2.8. Tworzenie systemu nawigacji menu serwisu Po zakończeniu wprowadzania artykułów przystąpiliśmy do stworzenia systemu odnośników umoŝliwiających nawigację po zawartości opublikowanej w witrynie [50 54]. Zostały one zgromadzone w menu głównym serwisu znajdującym się po lewej stronie ekranu, a najwaŝniejsze z nich w menu górnym umieszczonym w górnej części ekranu. Edycji menu serwisu dokonuje się w menedŝerze menu. Wyświetla się go po wybraniu z menu administracyjnego pozycji Menu, a następnie kliknięciu w odnośnik zawierający nazwę menu, które chcemy edytować. W Joomla zdefiniowane są cztery rodzaje menu. Główne, dodatkowe, uŝytkownika oraz górne. Do stworzenia nawigacji po zawartości witryny wykorzystaliśmy menu główne oraz górne. Wygląd menedŝera menu ilustruje rysunek numer 25. Rys. nr 25. Wygląd menedŝera menu serwisu Aby utworzyć nową pozycję menu naleŝy uŝyć przycisku Nowy. Spowoduje to załadowanie się okna umoŝliwiającego wybór rodzaju dodawanej pozycji, którą chcemy umieścić w menu przedstawionym na rysunku numer 26. Po zaznaczeniu 37

38 za pomocą myszy interesującego nas elementu za pomocą przycisku Dalej przechodzi się do okienka, w którym moŝna wprowadzić szczegółowe parametry dotyczące danej pozycji menu. W przypadku odnośników będzie to na przykład moŝliwość zdefiniowania adresu zasobu w sieci Internet, wskazania komponentu lub artykułu do wyświetlenia. Dla innych rodzajów pozycji menu będą to ustawienia dotyczące głównie sposobu ich uporządkowania w menu serwisu oraz wyświetlania zawartości po kliknięciu ich przez internautę. Przykładowe okienko edycji pozycji menu znajduje się na rysunku numer 27. Wprowadzone ustawienia zachowuje się za pomocą przycisku Zapisz. Rys. nr 26. Okienko wyboru rodzaju dodawanej pozycji menu 38

39 Rys. nr 27. Okienko edycji pozycji menu 39

40 3. Omówienie zawartości witryny 3.1. Menu główne Menu główne witryny umieszczone zostało po lewej stronie ekranu. Jego wygląd przedstawia rysunek numer 28. Aby przenieść się do interesującego uŝytkownika działu serwisu naleŝy podświetlić jego nazwę i kliknąć lewym klawiszem myszki. Umieściliśmy w nim jedenaście odnośników do najwaŝniejszych części witryny, które zostaną krótko scharakteryzowane w następnym podrozdziale. Katalogowi animacji jako najwaŝniejszej części naszej strony internetowej przeznaczony jest osobny podrozdział 3.3. Rys. nr 28. Menu główne witryny Dodatkowo witryna posiada równieŝ menu górne, które zawiera jedynie pięć odnośników do głównych działów. Przechodzenie do wybranych działów witryny wymaga od uŝytkownika wykonania identycznych operacji jak w przypadku menu głównego. Jego wygląd ilustruje rysunek nr 29. Rys. nr 29. Menu górne witryny 40

41 3.2. Działy witryny Witryna posiada jedenaście działów tematycznych, do których mamy dostęp za pomocą odnośników umieszczonych w menu głównym. Postaramy się teraz krótko scharakteryzować ich zawartość w kolejności występowania w menu witryny, tak jak zostało to przedstawione na rysunku nr 28. Start naciśnięcie przycisku start powoduje przeniesienie z dowolnej części witryny z powrotem na stronę startową serwisu, która znajduje się na rysunku numer 30. Rys. nr 30. Strona startowa serwisu O katalogu to dział poświęcony zasadom korzystania z katalogu animacji. Zawiera on instrukcję posługiwania się nim oraz odnośniki do programów niezbędnych przy uruchamianiu niektórych jego zasobów. Fragment jego zawartości widoczny jest na rysunku numer

42 Rys. nr 31. Wygląd działu O katalogu Katalog animacji ten odnośnik przenosi nas do katalogu zawierającego spis stron internetowych z animacjami zjawisk i procesów fizycznych, który zostanie szczegółowo omówiony w dalszej części pracy. Seminarium w tym dziale zgromadziliśmy prezentacje przygotowywane przez nas na seminarium dyplomowe. Zrzut ekranu przedstawia rysunek numer 32. Tablice to zbiór odnośników do zamieszczonych w Internecie tablic naukowych. Wygląd działu prezentuje rysunek numer

43 Rys. nr 32. Zawartość działu Seminarium Rys. nr 33. Zbiór odnośników do tablic naukowych 43

44 Kalkulator naukowy dokonując weryfikacji poprawności otrzymanych wyników działania animacji przydatnym narzędziem do wykonania niezbędnych obliczeń jest kalkulator naukowy, którego wygląd ilustruje rysunek numer 34. Rys. nr 34. Kalkulator naukowy Wieści RSS jest czytnikiem posiadającym zbiór odnośników do artykułów w Internecie zawierających nowinki z dziedziny fizyki rozpowszechnianych poprzez kanały RSS. Wygląd czytnika znajduje się na rysunku numer 35. Linki to zbiór odnośników do innych stron w Internecie związanych z powstaniem naszej witryny, a takŝe darmowych programów niezbędnych przy posługiwaniu się zasobami katalogu animacji (rys. nr 36). 44

45 Rys. nr 35. Wygląd czytnika nagłówków RSS Rys. nr 36. Wygląd działu Linki 45

46 Szukaj za pomocą tego przycisku uruchamiana jest wyszukiwarka przeznaczona do szybkiego przeszukiwania zawartości naszego serwisu. Okienko wyszukiwarki pokazane zostało na rysunku numer 37. Rys. nr 37. Wyszukiwarka Napisz do nas to dział zawierający formularz oraz dane kontaktowe autorów witryny. Wygląd strony głównej działu Napisz do nas przedstawiony jest na rysunku numer 38. Rys. nr 38. Wygląd działu Napisz do nas 46

47 Mapa serwisu w celu ułatwienia uŝytkownikom witryny poruszania się po jej zawartości sporządziliśmy mapę serwisu. Wyszczególnione w niej elementy są jednocześnie bezpośrednimi odnośnikami do poszczególnych działów naszej strony internetowej. Rysunek numer 39 przedstawia mapę naszej witryny. Rys. nr 39. Mapa serwisu Licencja Joomla znajdują się tu informacje o licencji wykorzystanego przez nas do stworzenia witryny programu Joomla i zasadach jego rozpowszechniania. Wygląd działu zobrazowany jest na rysunku numer

48 Rys. nr 40 Wygląd działu Licencja Joomla 3.3. Katalog animacji budowa i funkcjonowanie Katalog animacji zjawisk i procesów fizycznych to zbiór kilkudziesięciu odnośników do stron internetowych. Powstał przy wykorzystaniu komponentu i modułu wbudowanego w CMS Joomla o nazwie Wraper. Pozwala on na podpinanie do witryny róŝnego rodzaju stron internetowych, niezaleŝnych skryptów galerii, katalogów itp., które wyświetlane są przez niego w specjalnej ramce (iframe). Poszczególne strony katalogu napisane zostały w języku HTML z wykorzystaniem kaskadowych arkuszy stylów CSS do wygenerowania ich wyglądu graficznego [55 60]. Do budowy i edycji kodu źródłowego stron internetowych wykorzystywaliśmy darmowy program o nazwie Notatnik SP [61]. Okienko notatnika w trakcie pracy z widocznym fragmentem kodu html strony katalogu znajduje się na rysunku numer 41, zaś pliku zawierającego arkusz stylów CSS na rysunku numer 42. Zastosowanie powyŝej opisanego rozwiązania pozwala na szybkie i sprawne funkcjonowanie katalogu w szerokiej gamie przeglądarek internetowych. UmoŜliwia równieŝ szybkie dodawanie nowych elementów do katalogu, jego aktualizację oraz przebudowę czy przystosowywanie do najnowszych wymagań systemów komputerowych, potrzeb uŝytkowników itp. 48

49 Rys. nr 41. Okienko notatnika z fragmentem kodu strony internetowej Rys. nr 42. Okienko notatnika z fragmentem arkusza stylów CSS 49

50 Aby wyświetlić stronę startową katalogu animacji naleŝy z menu głównego witryny wybrać odnośnik "Katalog animacji", tak jak pokazano na poniŝszym rysunku nr 43 i zatwierdzić wybór klikając lewym klawiszem myszki. Rys. nr 43. Wybór odnośnika do katalogu z menu witryny Rys nr 44. Strona główna katalogu animacji 50

51 Po chwili załadowana zostanie strona główna katalogu widoczna na rysunku numer 44. Katalog został podzielony na 3 kolumny. Lewa i środkowa kolumna to działy główne i poddziały odpowiadające podziałowi fizyki na działy, a prawa zawiera spis charakterystycznych dla nich procesów oraz zjawisk fizycznych. W górnej części ekranu umieszczone zostały zakładki (rys. nr 45), które umoŝliwiają bezpośrednie przeniesienie się do interesującego nas działu fizyki. Wystarczy umieścić na nazwie wybranego działu kursor myszy, co spowoduje zmianę koloru odnośnika oraz kliknąć lewym klawiszem myszki. Rys. nr 45. Zakładki szybkiego dostępu Po wyświetleniu interesującego nas działu fizyki, moŝemy dokonać wyboru zjawiska lub procesu fizycznego, dla którego poszukujemy animacji. Dokonujemy tego tak samo jak poprzednio za pomocą kursora myszki. Wybór nazwy zjawiska lub procesu ilustruje rysunek numer 46. Rys. nr 46. Wybór zjawiska lub procesu fizycznego 51

52 Po kliknięciu w odnośnik wyświetlona zostanie strona katalogowa w postaci tabeli widoczna na rysunku numer 47 zawierająca odnośniki do zasobów w Internecie dla wybranego rodzaju zjawiska lub procesu fizycznego. Rys. nr 47. Strona katalogu z odnośnikami do zasobów w Internecie Składa się ona z 6 części. W lewej górnej komórce tabeli umieszczony jest zrzut ekranu animacji. Po prawej stronie w odpowiadających jej wielkością komórkach znajduje się nazwa rodzaju animacji oraz adres strony internetowej, z której ona pochodzi. W dwóch środkowych komórkach tabeli wyświetla się krótki opis animacji oraz minimalne wymagania sprzętowe, którym musi odpowiadać komputer, aby moŝna było uruchomić program. W dolnej komórce znajdują się odnośniki do instrukcji obsługi animacji, archiwum ze spakowanymi plikami programu, pliku z kodem źródłowym oraz teorii przydatnej w zrozumieniu symulowanych przez nią zjawisk lub procesów fizycznych. W zaleŝności od rodzaju materiałów zgromadzonych dla danej animacji nie zawsze 52

53 wszystkie odnośniki są dostępne, poniewaŝ nie kaŝdy serwis internetowy udostępnia program do pobrania na dysk komputera lub daje moŝliwość obejrzenia jego kodu źródłowego. Aby uruchomić animację naleŝy kliknąć w miniaturkę zrzutu ekranu lub tekstowy odnośnik do strony internetowej, tak jak to pokazano na rysunku numer 47. Spowoduje to załadowanie programu lub witryny, na której jest umieszczony i wyświetlenie w nowym oknie przeglądarki, a w niektórych przypadkach w głównym obszarze prezentacji serwisu. Przykładowe okienko z załadowaną animacją znajduje się na rysunku numer 48. Rys. nr 48. Przykładowe okienko z załadowaną animacją Podobnie postępujemy, jeśli chcemy wyświetlić instrukcję do animacji. Wówczas naleŝy kliknąć w symbolizującą ją ikonkę znajdującą się w dolnej komórce tabeli. Przykładowe okienko z instrukcją znajduje się na rysunku numer 49. Oprócz instrukcji moŝna równieŝ pobrać plik archiwum ze spakowanym programem (animacją) lub plik zawierający kody źródłowe. W tym przypadku po kliknięciu w ikonkę wyświetlone zostaje standardowe okienko informacyjne i dialogowe przeglądarki internetowej uŝytkownika umoŝliwiające zapisanie pliku na dysku komputera (przycisk "Zapisz") lub jego otwarcie (przycisk "Otwórz"). Przycisk "Anuluj" oznacza rezygnację przez uŝytkownika z wykonania wyŝej 53

54 wymienionych operacji. Wygląd okienka wyświetlającego się w przeglądarce MS Internet Explorer 6.0 ilustruje rysunek numer 50. Wygląd okienka moŝe się róŝnić w zaleŝności od systemu operacyjnego oraz wykorzystywanej przeglądarki. Rys. nr 49. Przykładowe okienko z instrukcją obsługi Rys. nr 50. Okienko dialogowe przeglądarki 54

55 Ostatnią dostępną opcją jest moŝliwość wyświetlenia materiałów teoretycznych zawierających informację o zjawisku lub procesie fizycznym. Najczęściej są to odnośniki do popularnych portali wiedzy, encyklopedii lub innych materiałów, takich jak na przykład pliki typu PDF. Okno przeglądarki z załadowaną witryną encyklopedii znajduje się na rysunku numer 51. Rys. nr 51. Okno przeglądarki z załadowaną witryną encyklopedii Uruchomienie niektórych animacji, otwarcie archiwów plików lub przeglądanie plików z kodami źródłowymi programów wymaga zainstalowania w systemie operacyjnym lub przeglądarce stron internetowych dodatkowego oprogramowania. Najczęściej występuje konieczność zainstalowania Wirtualnej Maszyny Java oraz wtyczki Macromedia Flash Player. W witrynie w dziale Linki oraz O katalogu znajdują się odnośniki do serwisów internetowych udostępniających niezbędne, bezpłatne oprogramowanie przeznaczone do tego celu dla szerokiej gamy systemów operacyjnych i przeglądarek. 55

56 3.3. Zabawki fizyczne Zabawki fizyczne to proste urządzenia, których zasada działania oparta jest o prawo, zjawisko fizyczne lub wykorzystuje w interesujący sposób właściwość ciała/ciał [62, 63]. Wyjaśnienie działania i podanie ilościowego opisu zachowania się niektórych z nich sprawia powaŝne trudności oraz stanowi wyzwanie dla fizyków. Dzięki swoim wysokim walorom dydaktycznym nadają się idealnie do nauczania i popularyzacji fizyki. Nauka poprzez zabawę to jedna z najlepszych metod przekazywania wiedzy, co powoduje szybki wzrost zainteresowania zabawkami fizycznymi w ostatnim czasie. Na ich temat pojawia się coraz więcej artykułów w czasopismach naukowych, a nawet wydawane są ksiąŝki. Istnieje równieŝ dział fizyki, zajmujący się zabawkami. W międzynarodowej klasyfikacji prac naukowych z fizyki i astronomii PACS [ang. Physics and Astronomy Classification Scheme] dział ten oznakowano symbolem Wg. Odnośniki do stron internetowych zawierających animacje prezentujące róŝnego rodzaju zabawki fizyczne zostały umieszczone w wydzielonej części katalogu. Wygląd działu przedstawiony jest na rysunku numer 52. Rys. nr 52. Wygląd działu Zabawki fizyczne katalogu animacji Podobnie jak w przypadku katalogu animacji zjawisk i procesów fizycznych dział podzielony jest na 3 kolumny. Lewa kolumna zawiera nazwę działu, a w środkowej znajdują się nazwy działów fizyki, do których daną zabawkę moŝna zakwalifikować. W ostatniej, 56

57 prawej kolumnie znajdują się nazwy zabawek, które jednocześnie są odnośnikami do szczegółowych kart katalogowych. Wskazanie kursorem myszki odnośnika i kliknięcie lewym klawiszem spowoduje wyświetlenie zbioru linków do witryn internetowych zawierających animacje dotyczące danej zabawki widocznego na rysunku numer 53. Rys. nr 53. Strona katalogowa działu Zabawki fizyczne Budowa i zasada działania strony katalogowej działu Zabawki fizyczne jest identyczna jak w przypadku katalogu animacji zjawisk i procesów fizycznych. Kliknięcie w obrazek z miniaturą zabawki przenosi nas na witrynę ze szczegółowymi materiałami na jej temat, zaś link tekstowy odwołuje się do głównej strony witryny, z której pochodzą. Najczęściej są to sekwencje wideo, animacje lub zdjęcia. Znajdujący się w dolnej części okna odnośnik Wytłumaczenie słuŝy do wyświetlenia strony internetowej z opisem praw, zjawisk fizycznych lub własności ciał, które wykorzystywane są przez daną zabawkę. Uruchomienie niektórych animacji, sekwencji wideo oraz plików z wytłumaczeniem zasady działania zabawek wymaga zainstalowania w systemie operacyjnym lub przeglądarce dodatkowego oprogramowania takiego jak odtwarzacze audio-wideo czy kodeki. 57

58 4. Omówienie wybranych animacji 4.1 Informacje wstępne W poprzednim rozdziale zajmowaliśmy się budową, podziałem oraz zasadami korzystania z katalogu, więc teraz nadszedł czas na przedstawienie przykładowych animacji zjawisk i procesów fizycznych. Omówienie tej części będzie składało się z dwóch niezaleŝnych, autorskich opracowań stanowiących fragment tego, co zawierało się w kompetencjach twórców serwisu. Będą to odpowiednio animacje z zakresu mechaniki opracowane przez Marcina Nowickiego, a takŝe z zakresu optyki opracowane przez Pawła Zakrzewskiego Kinematyka rzut ukośny Animacja znajduje się w dziale Mechanika w części Kinematyka. Wybieramy odnośnik Rzuty, a następnie Ruch pocisku 3 (rzut ukośny). Jest ona napisana w języku Java i pochodzi ze strony [64]. Zanim zajmę się omówieniem zasad posługiwania się animacją zaprezentuję najpierw, jakie prawa fizyczne rządzą symulowanym przez nią zjawiskiem Opis teoretyczny zjawisk występujących w animacji a) Przemieszczenie, prędkość i przyspieszenie Omawiana przeze mnie animacja dotyczy ruchu dwuwymiarowego odbywającego się w płaszczyźnie xy. WzdłuŜ pewnej krzywej na płaszczyźnie porusza się punkt materialny. Jego połoŝenie (przemieszczenie względem początku układu) w chwili t przedstawia wektor r, natomiast jego prędkość i przyspieszenie odpowiednio wektory v i a. Rys. nr 54. Ruch punktu materialnego na płaszczyźnie xy [65] 58

59 Na rysunku numer 54 widzimy ruch omawianego punktu materialnego oraz jego połoŝenie, prędkość i przyspieszenie. Wektory r, v i a są wzajemnie od siebie zaleŝne i przedstawiamy je za pomocą zaznaczonych na rysunku składowych r = ix ˆ + ˆjy, (1) r v = r dr dt = iv ˆ + ˆj x v y, (2) r a = r dv dt = ia ˆ + ˆj x a y. (3) b) Ruch na płaszczyźnie ze stałym przyspieszeniem Ruch ze stałym przyspieszeniem jest specjalnym przypadkiem ruchu na płaszczyźnie. Charakteryzuje go stały kierunek i wartość przyspieszenia. RównieŜ składowe przyspieszenia są stałe, tzn. a x = const i a y = const, co oznacza, Ŝe mamy do czynienia z ruchem, który da się przedstawić jako suma dwóch ruchów, odbywających się jednocześnie, wzdłuŝ dwóch wzajemnie prostopadłych kierunków. Punkt materialny będzie się poruszał wzdłuŝ pewnej leŝącej na płaszczyźnie krzywej. Będzie tak równieŝ wtedy, gdy jedna ze składowych przyspieszenia będzie równa zeru, poniewaŝ mimo to odpowiednia składowa prędkości moŝe być róŝna od zera. Przykładem takiego ruchu jest ruch pocisku, który porusza się po linii krzywej na płaszczyźnie i po zaniedbaniu sił oporu powietrza ma stałe, skierowane w dół przyspieszenie. Jeśli przyjmiemy, Ŝe składowe przyspieszenia są stałe to ruch ze stałym przyspieszeniem na płaszczyźnie xy moŝemy opisać względem kaŝdej osi za pomocą następujących, zawartych w tabeli zespołów równań: 59

60 v Ruch wzdłuŝ osi x Ruch wzdłuŝ osi y = v 0 a t (4) v = v 0 a t (5) x x + x y y x = v0 + ( vx 0 + vx ) t (6) y = y0 + ( v y 0 + v y ) t (7) 2 2 x = x0 + vx 0t + axt (8) y y = y0 + v y 0t + a yt (9) v 2 x = v + a ( x x ) (10) v = v + a ( y y ) (11) x0 2 x 0 y y0 2 y 0 W równaniach występuje ten sam parametr czasu t, poniewaŝ określa on chwilę czasu, w której punkt materialny poruszający się wzdłuŝ linii krzywej na płaszczyźnie xy zajmuje połoŝenie opisane składowymi x i y wektora r. Równania podane powyŝej moŝna przedstawić w postaci wektorowej podstawiając np. równania (4) i (5) do równania (2). W wyniku takiego podstawienia otrzymujemy r v = iv ˆ x + ˆjv y = iˆ( v + a t) + ˆ( j v + a t) = (ˆ iv + ˆjv ) + (ˆ ia x0 x y0 y x0 y0 x + ˆja ) t. y Patrząc na równania (2) i (3) widzimy, Ŝe w pierwszym nawiasie mamy wektor prędkości początkowej v 0, natomiast w drugim wektor przyspieszenia a. Otrzymane równanie wektorowe r r r v = v 0 + at (12) jest równowaŝne dwóm równaniom skalarnym (4) i (5). Od razu widać, Ŝe prędkość v w dowolnej chwili jest sumą prędkości początkowej v 0 punktu materialnego bez nadanego przyspieszenia oraz wektorowej zmiany prędkości a t (w przedziale czasu od 0 do t). TakŜe skalarne równania (8) i (9) są równowaŝne równaniu wektorowemu: r r r 1 r t 2 2 = r 0 + v 0 t + a. (13) 60

61 c) Rzut ukośny Rzut ukośny jest przykładem ruchu krzywoliniowego ze stałym przyspieszeniem na płaszczyźnie xy. Jest to ruch ciała rzuconego pod kątem do poziomu. W omawianej animacji zostały pominięte opory powietrza, więc nie będziemy ich uwzględniać w naszych rozwaŝaniach. Rzut ukośny ciała jest ruchem o stałym, skierowanym w dół, przyspieszeniu, a więc jest opisany przez równania od (4) do (11). Ze względu na to, Ŝe przyspieszenie nie ma składowej poziomej, wybieramy taki układ współrzędnych, w którym oś y jest skierowana w górę, więc moŝemy przyjąć, Ŝe a y = g oraz a x = 0. Zakładamy dodatkowo jako początek układu współrzędnych punkt, z którego wylatuje ciało, więc występujące w równaniach (4)-(11) x 0 i y 0 są równe zeru. Prędkość w chwili t = 0 wynosi v 0 i tworzy kąt Θ 0 z dodatnim kierunkiem osi x, a składowe x i y prędkości v 0 są równe v x = v0 0 i 0 = v0 sin Θ0 0 cosθ v y. Z powodu braku poziomej składowej przyspieszenia, pozioma składowa prędkości zachowuje swoją wartość przez cały czas trwania lotu. Jeśli do równania (4) podstawimy a x = 0 oraz v x 0 = v0 cosθ 0 to otrzymamy: v x = v 0 cos Θ. (14) Rys. nr 55. Tor ruchu pocisku w rzucie ukośnym [65] 61

62 Rysunek numer 55 ilustruje tor pocisku podczas rzutu ukośnego z przedstawioną prędkością początkową v 0 oraz prędkościami v (wraz ze składowymi) w kilku późniejszych chwilach czasu oraz zasięg poziomy R rzutu. Jak juŝ wcześniej zostało wspomniane pozioma składowa prędkości zachowuje swoją początkową wartość w ciągu całego czasu trwania lotu, natomiast jej składowa pionowa zmienia się w czasie zgodnie z równaniem (5) opisującym ruch pionowy do góry z przyspieszeniem skierowanym w dół. JeŜeli podstawimy do tego równania v y to otrzymamy 0 = v0 sin Θ0 a y = g oraz v y = v0 sin Θ0 gt. (15) Pionowa składowa prędkości nie zmienia się równieŝ przy spadku swobodnym. Gdybyśmy rozpatrywali ruch przedstawiony na rysunku numer 55 z punktu widzenia układu odniesienia poruszającego się wzdłuŝ osi x z prędkością vx0 to byłby to ruch ciała rzuconego pionowo w górę z prędkością początkową v sin Θ. 0 0 Wypadkowy wektor prędkości w dowolnej chwili czasu ma wartość r v = v x v y, (16) a kąt Θ tworzony przez ten wektor z poziomem w tej samej chwili czasu obliczamy z równania: v y tg Θ =. v x Składowa x wektora połoŝenia r ciała dowolnej chwili czasu, wynika ze wzoru (8), do którego podstawiliśmy x 0 = 0, a x = 0 oraz v x 0 = v0 cosθ 0, wynosi: x = v cos ) t, (17) ( 0 Θ0 62

63 natomiast składowa y otrzymana ze wzoru (9), do którego podstawiliśmy y 0 = 0, oraz v y 0 = v0 sin Θ0 ma postać: a y = g y = ( v0 sin Θ0 ) t gt. (18) Równania (17) i (18) przedstawiają x i y jako funkcję wspólnego parametru t. Z ich połączenia, a następnie po wyeliminowaniu z nich czasu otrzymujemy następującą zaleŝność: y g 2 = ( tgθ0 ) x x, (19) 2 2( v0 cos Θ0 ) która wiąŝe ze sobą x i y oraz stanowi równanie toru pocisku Wygląd animacji Omawiana przeze mnie animacja została napisana w języku Java. Jest dostępna tylko online na stronie serwisu [64]. Jej wygląd został zaprezentowany na rysunku numer 56 (widzimy ustawienia dla rzutu ukośnego). Rys. nr 56. Wygląd animacji 63

64 Na stronie z animacją znajdują się takŝe wzory, których uŝywa ona do przeliczania ustawionych w danej chwili wartości. Nie będę się nimi zajmował, poniewaŝ zostały omówione w podrozdziale , który zawiera teorię opisującą zachodzące w tej animacji procesy Instrukcja obsługi Wygląd animacji został przedstawiony na rysunku numer 56. Na dole i na rysunku numer 57 widzimy trzy suwaki. Height of platform (m) odpowiada za zmianę wysokości platformy (w zakresie od 0 do 200 m), z której wystrzelimy pocisk. Projection angle powoduje zmianę kąta (od 0 do 90), pod którym będzie odbywał się ruch. Zakres jego zmian pozwala nam na symulowanie poza rzutem ukośnym (od 1 do 89, rysunek numer 56), takŝe rzutu pionowego (kąt 90, rysunek numer 58) i rzutu poziomego (kąt 0, rysunek numer 59). Przy pomocy suwaka Launching speed (m/s) moŝemy zmieniać prędkość początkową pocisku w zakresie od 0 do 59 m/s. Animację uruchamiamy przyciskiem Launch. Nad nim znajduje się pole Range, na którym po zakończeniu lotu jest wyświetlana odległość od platformy, na jaką poleciał pocisk. Mamy równieŝ do wyboru trzy opcje ułatwiające obserwację zachowania się pocisku podczas lotu. Uaktywniamy je zaznaczając przy pomocy myszki wybrane ustawienie w okienku obok nazwy (widoczne na rysunku numer 57). Show Grid wyświetla nam na ekranie siatkę, która pomaga w ocenie tego, jak pocisk zmienia swoje połoŝenie w pionie i poziomie. Show Velocity pokazuje nam wektor prędkości V razem z jego składowymi (pionową i poziomą, które podczas lotu się zmieniają) oraz pokazuje kąt Θ jego nachylenia do poziomu. Opcja Show Path wykreśla nam cały tor ruchu pocisku od wystrzelenia aŝ do zakończenia lotu. W prawym górnym rogu moŝemy zobaczyć jak długo leciał pocisk (time/s=). Rys. nr 57. Suwaki i przyciski do zmiany ustawień animacji 64

65 Rys. nr 58. Ustawienia animacji dla rzutu pionowego Rys. nr 59. Ustawienia animacji dla rzutu poziomego 65

66 Rys. nr 60. Wygląd zakończonej symulacji Na rysunku numer 60 widzimy jak wygląda zakończona symulacja. Została ona przeprowadzona dla następujących danych: wysokość platformy 93 m, kąt 65 i prędkość początkowa 59 m/s. Były takŝe włączone opcje: pokaŝ siatkę, pokaŝ prędkość i pokaŝ tor ruchu. Widzimy, Ŝe dla podanych wartości pocisk poleciał na odległość 310,15 m w czasie 12,45 s. Poprawność obliczeń programu moŝemy zweryfikować przy pomocy dołączonej wcześniej teorii, pamiętając, Ŝe otrzymane wyniki róŝnią się od rzeczywistych (otrzymanych w sposób doświadczalny w normalnych warunkach), poniewaŝ w symulacji został zaniedbany opór powietrza (jego brak uwzględnia zaprezentowana wcześniej teoria) Optyka soczewki cienkie Program Soczewki, którego szczegółowy opis przedstawię w dalszej części pracy pozwala prześledzić geometryczną metodę wyznaczania obrazu wytwarzanego przez soczewkę skupiającą i rozpraszającą. Jest on napisany w języku programowania Delphi dla rodziny systemów operacyjnych MS Windows. Autorem programu jest prof. dr hab. inŝ. Zbigniew Kąkol oraz dr Jan śukrowski. Udostępniany jest on jako skompilowany plik wykonywalny, który moŝna pobrać ze strony internetowej autorów [66]. 66

67 Plik z kodem źródłowym nie jest dostępny. Program w katalogu animacji umieściłem w dziale Zjawiska falowe w części Optyka pod odnośnikiem Soczewki. Przed przedstawieniem budowy i zasady działania programu przybliŝę podstawy teoretyczne geometrycznej metody wyznaczania obrazu wytwarzanego przez soczewki Opis zjawisk występujących w animacji teoria Na wstępie naleŝy zdefiniować pojęcie soczewki. Soczewką [65, 67] nazywamy ciało przezroczyste, ograniczone dwoma powierzchniami kulistymi wypukłymi, których promienie krzywizny mają wartości zawierające się w przedziale 0 r <. Gdy promień krzywizny r =, wtedy powierzchnią ograniczającą jest płaszczyzna. Przykłady soczewek znajdują się na rysunku numer 61. Literą A oznaczona jest soczewka dwuwypukła, B płasko-wypukła, C wklęsło-wypukła, D dwuwklęsła, E płasko-wklęsła, F wypukło-wklęsła. Program symuluje wytwarzanie obrazu przez soczewkę dwuwypukłą oraz dwuwklęsłą. Rys. nr 61. Przykłady róŝnych rodzajów soczewek [67] KaŜda z powierzchni kulistych soczewki ma swój środek krzywizny O 1 i O 2, a takŝe promienie krzywizny oznaczone jako r 1 i r 2 na rysunku numer 62. Prosta przechodząca przez oba środki krzywizny nazywa się osią główną soczewki. Soczewkę moŝna zaliczyć do soczewek cienkich, kiedy jej grubość oznaczona na rysunku numer 62 jako t jest mała w porównaniu z promieniami krzywizn r 1 i r 2. Soczewki dzieli się na skupiające i rozpraszające, w zaleŝności od zachowania się wiązki promieni świetlnych padających równolegle do osi optycznej. Jeśli promienie zostają odchylone do osi soczewki wówczas mamy do czynienia z soczewką skupiającą, jeśli odchylają się od osi to soczewka jest soczewką rozpraszającą. Punkt, w którym promienie równoległe do głównej osi optycznej 67

68 skupiają się po przejściu przez soczewkę skupiającą, nazywamy ogniskiem soczewki. Soczewki posiadają dwa ogniska połoŝone po obu stronach soczewki w tej samej odległości od geometrycznego środka soczewki, niezaleŝnie od tego, jak bardzo róŝnią się od siebie promienie krzywizn obu powierzchni łamiących. Odległość ogniska od środka soczewki nazywa się ogniskową soczewki i jest oznaczana literą f. Jest ona zaznaczona na rysunku numer 63. NaleŜy podkreślić, Ŝe punktowe źródło światła umieszczone w ognisku soczewki skupiającej daje wiązkę promieni równoległych po przeciwległej stronie soczewki. Rys. nr 62. Promienie krzywizny i grubość soczewki dwuwypukłej [67] Ogniska soczewki rozpraszającej są ogniskami pozornymi, poniewaŝ skupiają się w nich jedynie przedłuŝenia promieni równoległych poprowadzone w kierunku przeciwnym do biegu tych promieni. Za pomocą soczewek moŝna, więc uzyskiwać obrazy róŝnych punktów i przedmiotów świecących. Na rysunku numer 63 zaznaczone są podstawowe promienie soczewki. Metoda geometryczna wyznaczania obrazu polega na wykreśleniu, co najmniej dwóch spośród następujących promieni podstawowych: a) promienia biegnącego z wierzchołka przedmiotu A równolegle do głównej osi soczewki i po załamaniu w soczewce przechodzącego przez ognisko F, b) promienia biegnącego z punktu A przez ognisko soczewki i po załamaniu w soczewce równoległego do osi głównej, c) promienia biegnącego z punktu A przez środek O soczewki bez załamania. 68

69 Obrazy w soczewce skupiającej powstają zgodnie z następującymi zasadami: a) gdy przedmiot znajduje się pomiędzy ogniskiem F, a środkiem soczewki O, wówczas wytworzony obraz jest pozorny, prosty i powiększony, powstający po tej samej stronie soczewki, po której znajduje się przedmiot, b) gdy przedmiot znajduje się w odległości większej od ogniskowej, ale mniejszej od podwójnej ogniskowej, wtedy obraz jest rzeczywisty, odwrócony, powiększony i powstaje po przeciwnej stronie soczewki, c) gdy przedmiot znajduje się w odległości większej od podwójnej ogniskowej soczewki wytwarzany wówczas obraz równieŝ powstaje po przeciwnej stronie soczewki i jest rzeczywisty, odwrócony i zmniejszony. Rys. nr 63. Podstawowe promienie soczewki [67] Bieg promienia [68] świetlnego w soczewce zaleŝy od kształtu soczewki tzn. r 1 i r 2, od współczynnika załamania n materiału, z jakiego wykonano soczewkę oraz od współczynnika załamania n 0 ośrodka, w którym umieszczono soczewkę. Ogniskowa soczewki wyraŝa się równaniem: 1 f = n n r (20) r2 69

70 Przy opisie soczewek przyjmuje się konwencję, Ŝe promienie krzywizn wypukłych powierzchni są wielkościami dodatnimi, a promienie krzywizn wklęsłych powierzchni są wielkościami ujemnymi, zaś powierzchni płaskiej przypisujemy nieskończony promień krzywizny. Gdy ogniskowa jest dodatnia f > 0 to soczewka jest skupiająca, a gdy f < 0 to soczewka jest rozpraszająca. Odległość x przedmiotu od soczewki i odległość y obrazu od soczewki (rys. nr 63) są powiązane równaniem dla cienkich soczewek =, (21) x y f a powiększenie liniowe obrazu wyraŝa się wzorem h y P = =. (22) h x Przytoczonej powyŝej wzory dla soczewki skupiającej obowiązują równieŝ dla soczewek rozpraszających. Przy ich stosowaniu naleŝy jednak przestrzegać konwencji dotyczącej znaków: a) x jest dodatnie dla kaŝdego przedmiotu rzeczywistego b) y jest dodatnie dla obrazów rzeczywistych i ujemne dla obrazów pozornych, c) f jest dodatnie dla soczewki skupiającej i ujemne dla soczewki rozpraszającej Zasada działania programu Po uruchomieniu pliku wykonywalnego z programem otwiera się okienko, którego wygląd przedstawia rysunek numer 64. W górnej części okna programu znajdują się menu rozwijalne. Za ich pomocą uŝytkownik moŝe wprowadzać zmiany w pracy programu. Wygląd menu programu znajduje się na rysunku numer 65. Rys. nr 65. Menu górne programu Soczewki 70

71 Mamy tam do dyspozycji cztery opcje ustawień programu. Menu Widok słuŝy do powiększania i zmniejszania głównego obszaru prezentacji. Ta opcja jest szczególnie przydatna przy obserwacji obrazów wytwarzanych przez soczewkę po umieszczeniu przedmiotu w odległości większej od podwójnej ogniskowej. Menu Soczewka pozwala zmieniać rodzaj soczewki, dla jakiej przeprowadzamy obserwację. Rys. nr 64. Okno programu Soczewki MoŜna wybierać pomiędzy soczewką skupiającą i rozpraszającą. Przycisk Koniec powoduje zakończenie pracy programu. Ostatnią dostępną opcją jest menu Pomoc, gdzie znajdują się informacje na temat autorów programu oraz krótki opis programu. PoniŜej znajduje się suwak o nazwie PołoŜenie soczewki widoczny na rysunku nr 66. SłuŜy on do zmiany połoŝenia soczewki na głównym obszarze prezentacji. Rys. nr 66. Suwak do zmiany połoŝenia soczewki 71

72 Identyczny suwak znajduje się na dole ekranu programu i słuŝy do zmiany połoŝenia przedmiotu względem ogniska soczewki. Ogniskową soczewki moŝna zmieniać w zakresie od 50 do 150 cm równieŝ za pomocą suwaka, znajdującego się po prawej stronie ekranu. Aktualną ogniskową wskazuje pole umieszczone tuŝ pod suwakiem (rys. nr 67). Rys. nr 67. Suwak do zmiany ogniskowej soczewki Dane na temat połoŝenia przedmiotu, obrazu oraz powiększenia wyświetlane są w specjalnie oznaczonych polach umieszczonych po prawej stronie ekranu animacji. Ich wygląd ilustruje rysunek numer 68. PołoŜenie przedmiotu zmienia się w zakresie od 20 do 480 cm. Rys. nr 68. Pola prezentacji danych pomiarowych Jak moŝna zauwaŝyć na rysunku numer 64, soczewka w głównym obszarze prezentacji zaznaczona jest kolorem niebieskim. Promienie podstawowe przedstawiono za pomocą Ŝółtych kresek. Ogniska reprezentowane są za pomocą niebieskich gwiazdek. Przedmiot wykonany jest w postaci białej strzałki. Wiązka promieni świetlnych biegnie od strony lewej do prawej. Powstający obraz rzeczywisty zaznaczany jest za pomocą strzałki identycznej jak przedmiot, zaś pozorny za pomocą strzałki narysowanej linią przerywaną. Podobnie przedłuŝenia promieni podstawowych w kierunku przeciwnym do biegu tych promieni oznaczane są za pomocą Ŝółtych, przerywanych kresek. 72

73 Przykładowe obliczenia, zastosowanie Po zapoznaniu się z budową i działaniem programu moŝna przystąpić do weryfikacji poprawności jego działania oraz potwierdzenia przytoczonych wcześniej załoŝeń teoretycznych. Do przeprowadzenia obliczeń przyjąłem soczewkę skupiającą o ogniskowej 70 cm. Pierwszy pomiar wykonałem dla przedmiotu znajdującego się pomiędzy ogniskiem a środkiem soczewki. Wynik obliczeń ilustruje rysunek numer 69. Rys. nr 69. Wyniki obliczeń programu Soczewki dla pomiaru nr 1 Drugi pomiar przeprowadziłem dla przedmiotu znajdującego się w odległości większej od ogniskowej, ale mniejszej od podwójnej ogniskowej. Otrzymany obraz znajduje się na rysunku numer 70. Ostatni, trzeci pomiar wykonałem dla przedmiotu znajdującego się w odległości większej od podwójnej ogniskowej soczewki. Powstały obraz przedmiotu znajduje się na rysunku numer 71. Otrzymane w wyniku przeprowadzonej symulacji rezultaty pomiarów potwierdzają w pełni załoŝenia teoretyczne, co dowodzi poprawności wykonania programu. Dla pierwszego pomiaru otrzymany obraz jest pozorny, prosty i powiększony oraz znajduje się po tej samej stronie soczewki, co przedmiot. 73

74 Rys. nr 70. Wyniki obliczeń programu Soczewki dla pomiaru nr 2 Rys. nr 71. Wyniki obliczeń programu Soczewki dla pomiaru nr 3 74