Номер 6, страница 16 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Творческие задания. Параграф 6. Фундаментальные взаимодействия. 1. Физика в познании вещества, поля, пространства и времени. Введение - номер 6, страница 16.

Условие.

6. Какие физические задачи решаются с помощью компьютерного моделирования (назовите не менее трёх)? Какие ваши жизненные задачи можно решить, используя компьютерное моделирование? Напишите алгоритм.

Решение.

Какие физические задачи решаются с помощью компьютерного моделирования (назовите не менее трёх)?

Компьютерное моделирование является мощным инструментом для решения широкого спектра физических задач, особенно тех, которые слишком сложны для аналитического решения или опасны и дороги для проведения натурных экспериментов. Вот три примера:
1. Прогнозирование погоды и климатические исследования. Создаются сложные математические модели атмосферы и океана, которые учитывают множество факторов: движение воздушных масс, температуру, давление, влажность, солнечное излучение и рельеф местности. Суперкомпьютеры обрабатывают огромные массивы данных и на основе этих моделей предсказывают погоду на несколько дней вперед, а также моделируют долгосрочные климатические изменения, такие как глобальное потепление.
2. Аэродинамика и гидродинамика. Вместо дорогостоящих испытаний в аэродинамической трубе, инженеры создают компьютерные модели самолетов, автомобилей, ракет или кораблей. С помощью методов вычислительной гидродинамики (CFD) моделируется обтекание этих объектов потоками воздуха или воды. Это позволяет рассчитать силы сопротивления и подъемную силу, оптимизировать форму для улучшения характеристик, изучить турбулентность и ударные волны.
3. Астрофизика и космология. Моделирование позволяет изучать процессы, недоступные для прямого наблюдения или эксперимента. Ученые моделируют эволюцию звезд и галактик, столкновение черных дыр, взрывы сверхновых, формирование крупномасштабной структуры Вселенной. Эти модели помогают проверить теоретические гипотезы и интерпретировать данные, получаемые с телескопов.

Ответ: 1. Прогнозирование погоды и моделирование климата. 2. Расчет аэродинамических характеристик объектов (самолетов, автомобилей). 3. Моделирование астрофизических явлений (эволюция звезд, столкновение галактик).

Какие ваши жизненные задачи можно решить, используя компьютерное моделирование? Напишите алгоритм.

С помощью компьютерного моделирования можно решить жизненную задачу планирования оптимального маршрута для поездок по нескольким делам в течение дня, чтобы сэкономить время и топливо. Например, нужно за день посетить работу, магазин, спортзал и вернуться домой.

Алгоритм решения задачи "Оптимизация ежедневного маршрута":
1. Постановка задачи. Определить список всех необходимых для посещения мест (например, Дом, Работа, Магазин, Спортзал). Цель: найти такую последовательность их посещения, чтобы общее время в пути было минимальным.
2. Формализация (создание информационной модели). Представить места в виде точек (вершин графа), а возможные пути между ними – в виде соединяющих их линий (ребер графа). Каждому ребру присваивается "вес" – предполагаемое время в пути между двумя точками.
3. Сбор исходных данных. Для модели потребуются: адреса всех точек; данные о дорожной ситуации (пробки), которые можно получить в реальном времени из онлайн-сервисов; временные ограничения (например, работа до 18:00, магазин открыт с 9:00 до 21:00).
4. Создание математической модели. Задача сводится к известной "задаче коммивояжера". Необходимо найти такой замкнутый маршрут, проходящий через все заданные точки, который имеет минимальную общую длину (в нашем случае – минимальное суммарное время). Целевая функция: $T = \sum_{i=1}^{n-1} t_{i, i+1} + t_{n, 1} \rightarrow \min$, где $t_{i, j}$ – время в пути между точками $i$ и $j$.
5. Выбор и реализация алгоритма. Использовать готовое программное обеспечение (например, Яндекс.Карты, Google Maps), которое имеет функцию построения маршрута через несколько точек. Ввести в программу все адреса и ограничения. Программа, используя свои внутренние эвристические алгоритмы, рассчитает и предложит оптимальную последовательность посещения мест.
6. Анализ результата. Полученный на экране смартфона или компьютера маршрут является решением задачи. Он показывает оптимальную последовательность действий и визуализирует путь на карте.

Ответ: Жизненная задача – оптимизация маршрута для поездок по нескольким делам. Алгоритм включает: постановку задачи (определение точек и цели), сбор данных (адреса, пробки), создание модели (сведение к задаче коммивояжера), использование программы-навигатора для расчета оптимальной последовательности и получение готового маршрута.