Натурная модель примеры: 1)приведите примеры натурных и информационных моделей2)опишите этапы построения

Содержание

Решение 1.1 Моделирование как метод познания по информатике 9 класс



1. Ознакомьтесь с материалами презентации к параграфу, содержащейся в электронном приложении к учебнику. Используйте эти материалы при подготовке ответов на вопросы и выполнении заданий.

Презентация: Перейти


2. Что такое модель? В каких случаях используется моделирование? Модель — новый объект, отражающий существенные с точки зрения цели моделирования признаки изучаемого предмета, процесса или явления.

Моделирование используется в случаях, когда объект слишком велик или слишком мал, процесс протекает очень быстро или очень медленно, исследование объекта может быть опасным для окружающих и так далее.


3. Подтвердите на примерах справедливость следующих высказываний:


а) одному объекту может соответствовать несколько моделей;
б) одна модель может соответствовать нескольким объектам. Примеры:
а — Объект: Автомобиль, модели: парковочное место, рисунок, дорожный знак, машинка на радиоуправлении.
б — Модель: Схема, объекты: схема метро, схема здания, радиосхемы


4. Приведите примеры натурных и информационных моделей.

Натурные модели: игрушка, манекен, фотография и т.д.
Информационные модели: таблица, график, формула и т.д.


5. В приведённом перечне моделей укажите те, которые могут использоваться для:

а — макет застройки жилого района; фотоснимки движения воздушных масс.
б — фотоснимки движения воздушных масс; модель полёта самолёта новой конструкции в аэродинамической трубе; схема строения внутренних органов человека.
в — фотоснимки движения воздушных масс; модель полёта самолёта новой конструкции в аэродинамической трубе; схема строения внутренних органов человека.
г — фотоснимки движения воздушных масс; расписание движения поездов; модель полёта самолёта новой конструкции в аэродинамической трубе.
д — расписание движения поездов.


6. Приведите пример информационной модели

а — парень, рост 173 см, карие глаза, брюнет.
б — высокий парень, русый, атлетического телосложения, ловкий, быстрый.
в — добрый, пушистый, постоянно мяукает.
г — 3 этаж, просторная 3-ёх комнатная квартира.
д — твердая обложка
е — CD-R диск с ёмкостью 700 Мб, записана рок музыка.
ж — Российский город, многонациональный, находится в Нижегородской области.


7. Опишите этапы построения информационной модели. В чём суть этапа формализации?

Построение инф.модели начинается с анализа условия задачи. После анализа определяется объект и цель моделирования. После выделяются существенные признаки модели и в конце формализация.
Формализация — это замена реального объекта его формальным описанием, то есть его информационной моделью.


8. Перечислите виды информационных моделей в зависимости от формы представления информации об объекте моделирования. Приведите примеры информационных моделей каждого вида.

Схема — схема метро, дорожная карта и т. д.
Таблица — классный журнал, прайс-лист продукции и т. д.
Иерархическая модель — классификация видов животных, расположение книг в библиотеке и т. д.

Тема Моделирование Натурные модели Сейчас речь пойдет об

Тема. Моделирование Натурные модели Сейчас речь пойдет об очень важном в науке понятии — понятие модели. Это слово многим знакомо. Возможно, кто-то из вас занимается техническим моделированием — строит модели кораблей, автомобилей или самолетов. Такие модели воспроизводят некоторые свойства реальных устройств, например форму, способность плавать, ездить или летать.

• Можно привести и другие примеры моделей: глобус — это модель земного шара, манекен в магазине — модель человека, макет в мастерской архитектора — модель застройки города. • Выше перечислены примеры материальных моделей. Их еще называют натурными моделями.

Как правило, моделируемый объект представляет собой сложную систему. • Например, автомобиль состоит из корпуса, двигателя, колес, рулевого управления, салона и пр. Модель автомобиля, построенная школьником, много проще. В ней, например, может отсутствовать двигатель, электропитание, рулевое управление и другие части, размер ее меньше размера настоящего автомобиля.

Любая модель воспроизводит только те свойства оригинала, которые понадобятся человеку при ее использовании. • Например, манекен и производственный робот можно назвать моделями человека. Манекен нужен для того, чтобы на него можно было надеть одежду для рекламы или для удобства работы портного, но способности ходить, мыслить или разговаривать от него не требуется. Поэтому манекен должен воспроизводить лишь форму и размер человеческого тела,

• Цель создания производственного робота совсем другая. Робот должен воспроизводить некоторые физические действия человека: уметь брать и перемещать детали, закручивать и раскручивать болты и пр. Но для достижения этих целей внешнего сходства с человеком совсем не требуется. Видео Свойства модели зависят от цели моделирования. Модели одного и того же объекта будут разными, если они создаются для разных целей.

Информационные модели • Кроме натурных, существуют еще информационные модели. Нетрудно понять, что для информатики именно они и представляют наибольший интерес. • Если натурная модель объекта моделирования — это его физическое подобие, то информационная модель — это его описание, Способ описания может быть самым разным: вербальным, т. е. словесным описанием на естественном языке, математическим, графическим и др. Например, чертеж корабля является его графическим описанием, а стало быть, информационной моделью корабля

• Слова «объект моделирования» надо понимать в самом широком смысле. Это может быть материальный объект: корабль, комета, живая клетка; • явление природы: гроза, солнечное затмение; процесс: полет ракеты, ядерный взрыв, изменение стоимости акций на фондовой бирже. Видео

Так же как и натурные, информационные модели одного и того же объекта, предназначенные для разных целей, могут существенно различаться. Пример. Нередко людям приходится заполнять всевозможные анкеты, личные карточки. Такие документы можно рассматривать как различные информационные модели человека. По форме они одинаковые (анкеты), а по содержанию — разные. Например, в личной карточке работника предприятия, которая хранится в отделе кадров, о нем имеются следующие сведения: фамилия, имя, отчество, пол, год рождения, место рождения, национальность, адрес проживания, образование, семейное положение. А в медицинскую карточку того же самого человека занесены следующие данные: фамилия, имя, отчество, пол, год рождения, группа крови, вес, рост, хронические заболевания.

• Современным инструментом для информационного моделирования является компьютер. С его помощью воспроизводятся самые сложные объекты, процессы, явления. Такая модель обычно отображается на экране в виде статического (неподвижного) или анимированного (подвижного) изображения, может сопровождаться звуком, т. е. использовать технологию мультимедиа.

Последние достижения в компьютерном моделировании. mp 4

• Для обозначения сложных объектов, состоящих из множества взаимосвязанных частей, в науке используется термин «система». В большинстве случаев объектами моделирования являются сложные системы: 1 2 3 • природные • технические • общественные и др.

Формализация • В этом слове заключается суть информационного моделирования. Информационная модель описывает объект моделирования в форме каких-либо знаков: букв, цифр, картографических элементов, математических или химических формул и т. п, • Самой формализованной наукой является математика.

Тема. Моделирование • Модель — это упрощенное подобие реального объекта, отражающее существенные свойства объекта с точки зрения цели моделирования. • Модели бывают натурными (глобус, манекен и др. ) и информационными (процесс, явление природы: гроза и др. ). • Информационная модель представляет собой описание объекта моделирования.

• Разным целям моделирования одного и того же объекта могут соответствовать разные модели. • Объект моделирования следует рассматривать как систему — целое, состоящее из взаимосвязанных частей. • Формализация есть результат перехода от реальных свойств моделируемой системы к их формальному обозначению в определенной знаковой системе.

«От натурной модели до компьютерной»

В школы нашей области, и, в частности, в нашу школу, поступили комплекты Института новых технологий из г. Москвы. Провели ознакомительное занятие и эти комплекты встали без должного применения. Мне захотелось поделиться своим опытом по их применению.

Цель моей работы — научить

  • построить модель автомобиля;
  • освоить принципы построения модели;
  • научить писать программы;
  • научить выполнять программы.

Данная разработка рассчитана не на одно занятие, а на их комплекс. Для ведения занятий необходимо иметь в школе комплект деталей LEGO, электрический модуль RCX-1.0 и операционную систему ROBOLAB.

Основные этапы:

  • Дать понятие натурной модели.
  • Построить модель автомобиля.
  • Дать понятие информационной модели.
  • Показать систему команд исполнителя.
  • Показать выполнение программы исполнителем.

Этап 1.

Сейчас речь пойдет об очень важном в науке понятии — понятии модели. Это слово многим знакомо, особенно тем, кто занимается техническим моделированием — строит модели кораблей, автомобилей или самолетов. Такие модели воспроизводят некоторые свойства реальных устройств, например форму, способность плавать, ездить или летать. Можно привести и другие примеры моделей: глобус — это модель земного шара, манекен в магазине — модель человека, макет в мастерской архитектора — модель застройки города.

Выше перечислены примеры материальных моделей. Их еще называют натурными моделями.

Как правило, моделируемый объект представляет собой сложную систему. Например, автомобиль состоит из корпуса, двигателя, колес, рулевого управления, салона и пр. Модель автомобиля, построенная школьником, много проще. В ней, например, может отсутствовать двигатель, электропитание, рулевое управление и другие части, размер ее меньше размера настоящего автомобиля.

Любая модель воспроизводит только те свойства оригинала, которые понадобятся человеку при ее использовании. Например, манекен и производственный робот можно назвать моделями человека. Манекен нужен для того, чтобы на него можно было надеть одежду для рекламы или для удобства работы портного, но способности ходить, мыслить или разговаривать от него не требуется. Поэтому манекен должен воспроизводить лишь форму и размер человеческого тела.

Цель создания производственного робота совсем другая. Робот должен воспроизводить некоторые физические действия человека: уметь брать и перемещать детали, закручивать и раскручивать болты и пр. Но для достижения этих целей внешнего сходства с человеком совсем не требуется.

Свойства модели зависят от цели моделирования. Модели одного и того же объекта будут разными, если они создаются для разных целей.

Этап 2.

А теперь перейдём к созданию модели из элементов LEGO. Наша модель должна двигаться как автомобиль, но её движение должно быть ограничено линиями нарисованной прямой. У нашего автомобиля будет включён регулятор освещённости, за который он не должен заходить. Модель нашего автомобиля представлена на рис.1

.

Этап 3.

Кроме натурных, существуют еще информационные модели. Нетрудно понять, что для информатики именно они и представляют наибольший интерес.

Так же как и натурные, информационные модели одного и того же объекта, предназначенные для разных целей, могут существенно различаться.

Вот пример. Нередко людям приходится заполнять всевозможные анкеты, личные карточки. Такие документы можно рассматривать как различные информационные модели человека. По форме они одинаковые (анкеты), а по содержанию — разные. Например, в личной карточке работника предприятия, которая хранится в отделе кадров, о нем имеются следующие сведения: фамилия, имя, отчество, пол, год рождения, место рождения, национальность, адрес проживания, образование, семейное положение. А в медицинскую карточку того же самого человека занесены следующие данные: фамилия, имя, отчество, пол, год рождения, группа крови, вес, рост, хронические заболевания. В обществе охотников, членом которого является этот же человек, о нем хранится третий набор сведений. Как видите, разное назначение — разные информационные модели.

Современным инструментом для информационного моделирования является компьютер.

Этап 4.

Для работы нашей модели необходимо познакомиться с системой команд исполнителя (СКИ). Система команд исполнителя – это вся совокупность команд, которые исполнитель умеет выполнять (понимает). Наш компьютер понимает программу, представленную в виде пиктограмм. Операционная система содержит множество подсказок, которые высвечиваются на экране прямо с примерами использования, поэтому знакомство с системой программирования не вызывает трудностей у учащихся.

Система команд исполнителя представляет из себя две части:

  • Стандартные примеры использования команд;
  • Создание новых исследовательских проектов.

Стандартные примеры необходимы для знакомства с возможностями системы.

Новые программы создаются совместно с учащимися.

Этап 5.

Для того, чтобы написанная программа была загружена в модуль, необходимо её занести на один из пяти уровней.

На рис 2, представлена программа движения автомобиля по начерченой траектории. Параметры освещённости задаются самим модулем, а изменяются при необходимости в программе.

[PDF] Модели объектов — Free Download PDF

Download Модели объектов…

Модели объектов

Мамедова Гюнель Аразовна

• Моделирование – метод познания окружающего мира, состоящий в создании и исследовании моделей реальных объектов.

• Моделирование – это деятельность человека по созданию модели.

Исходный объект прототип

Объект-заместитель модель

Примеры моделей Схема

Карта погоды

Манекен

Модель создают, если:

Объект огромный

Объект слишком мал

Модель создают, если:

Процесс протекает очень быстро

Процесс протекает очень медленно

Модель создают, если:

Исследование объекта опасно для окружающих

Исследование объекта может повлечь его разрушение

Свойства моделей Модель отражает только часть свойств, отношений и особенностей поведения оригинала. Модель вулкана отражает: • форму; • цвет; • отдельные происходящие процессы

Не отражает: • реальные размеры; • многие происходящие процессы

Свойства моделей

Можно создавать и использовать разные модели одного и того же объекта. В У Л

К А Н Сравните !

• Свойства модели зависят от цели моделирования. Модели одного и того же объекта будут разными, если они создаются для разных целей.

• Модель – это упрощенное подобие реального объекта. Модель отражает лишь некоторые свойства объекта, существенные для достижения цели моделирования.

Модели Натурные

Информационные

Модели Натурные

Информационные

Реальные предметы, в уменьшенном или увеличенном виде воспроизводящие внешний вид, структуру или поведение объекта моделирования

Модели Натурные

Информационные

Описания объекта-оригинала на языках кодирования информации

• Натурная модель – это его физическое подобие. • Информационная модель – это его описание.

Натурные модели — реально воспроизводят внешний вид, структуру и поведение объекта.

Натурная модель подъёмного крана воспроизводит: • состав;

• движения частей механизма

Что воспроизводит натурная модель дома?

Информационные модели описание объекта-оригинала на языках кодирования информации

X

• Формализация – результат перехода от реальных свойств объекта моделирования к их формальному обозначению в определенной знаковой системе.

Модели используются для: представления материальных предметов

Макет исторической застройки в Н. Кисельном переулке в Москве

Модели используются для: объяснения известных фактов

Модели используются для: проверки гипотез и получения новых знаний об исследуемых объектах

Модели используются для: прогнозирования

Ураганы – фото из космоса

Модели используются для: управления

Самое главное • Модель — это объект, который используется в качестве «заместителя», представителя другого объекта (оригинала) с определённой целью. • Модель отражает только часть свойств, отношений и особенностей поведения оригинала. • Моделирование — процесс создания и использования модели. • Различают натурные и информационные модели.

Давайте обсудим 1. 2. 3. 4. 5.

Что такое модель? Назовите основные свойства моделей. Что такое моделирование? Приведите 2-3 примера натурных моделей. Приведите 2-3 примера информационных моделей.

Давайте обсудим 6. Какие модели приведены на рисунках?

7. Какие свойства, отношения и особенности поведения реальных объектов отражены в этих моделях?

• 1. Закончите предложение: «Объект, который используется в качестве «заместителя», представителя другого объекта с определенной целью, называется …» А) моделью Б) копией В) предметом Г) оригиналом • 2. Закончите предложение: «Модель, по сравнению с объектом-оригиналом, содержит …» А) меньше информации Б) столько же информации В) больше информации

• 3. Укажите примеры натурных моделей: А) физическая карта Б) глобус В) график зависимости расстояния от времени Г) макет здания Д) схема узора для вязания крючком Е) муляж яблока Ж) манекен З) схема метро • 4. Укажите примеры образных информационных моделей: А) рисунок Б) фотография В) словесное описание Г) формула

• 5. Отметьте пропущенное слово: «Словесное описание горного ландшафта является примером … модели» А) образной Б) знаковой В) смешанной Г) натурной • 6. Отметьте пропущенное слово: «Географическая карта является примером … модели» А) образной Б) знаковой В) смешанной Г) натурной

• 7. Укажите пары объектов, о которых можно сказать, что они находятся в отношении «объект – модель»: А) компьютер – процессор Б) Новосибирск – город В) слякоть – насморк Г) автомобиль – техническое описание автомобиля Д) город – путеводитель по городу • 8. Закончите предложение: «Моделью называют объект, имеющий…» А) внешнее сходство с объектом Б) все признаки объекта-оригинала В) существенные признаки объекта-оригинала Г) особенности поведения объекта-оригинала

• 9. Закончите предложение: «Можно создавать и использовать …» А) разные модели объекта Б) единственную модель объекта В) только натурные модели объекта • 10. Укажите примеры информационных моделей: А) физическая карта Б) глобус В) график зависимости расстояния от времени Г) макет здания Д) схема узора для вязания крючком Е) муляж яблока Ж) манекен З) схема метро

• 11. Укажите примеры знаковых информационных моделей: А) рисунок Б) фотография В) словесное описание Г) формула • 12. Отметьте пропущенное слово: «Формула для вычисления площади прямоугольника является примером … модели» А) образной Б) знаковой В) смешанной Г) натурной

• 13. Отметьте пропущенное слово: «Атлас автомобильных дорог является примером … модели» А) образной Б) знаковой В) смешанной Г) натурной • 14. Укажите пары объектов, о которых можно сказать, что они находятся в отношении «объект – модель»: А) клавиатура – микрофон Б) река – Днепр В) болт – чертеж болта Г) мелодия – нотная запись мелодии Д) весна – лето

Примеры крупномасштабных моделей с использованием различных подходов к моделированию …

Возрастает необходимость в понимании того, как факторы изменения климата, в частности, повышение концентрации CO2 в атмосфере ([CO2]) и повышение температуры, будут влиять на ассимиляцию фотосинтетического углерода (A ). Основываясь на теории, повышение [CO2], сопровождающееся повышением температуры, увеличит A в растениях C3 по сравнению с увеличением только [CO2]. Однако неопределенность, связанная с акклиматизационной реакцией основных фотосинтетических параметров на эти изменения, может повлиять на эту реакцию.В этой работе реакция акклиматизации фотосинтеза C3 для сои, измеренная в эксперименте SoyFACE по обогащению CO2 в свободном воздухе (T-FACE), включена в модель биохимического биохимического анализа листьев и фотосинтеза растительного покрова. Два ключевых параметра, используемых в качестве входных данных для модели, максимальная скорость карбоксилирования (Vc, max) и максимальная скорость переноса электронов (Jmax), были измерены в полном факториале [CO2] путем температурного эксперимента в течение двух вегетационных сезонов и применены к листьям. и модели в масштабе кроны для (1) переоценки теории комбинированного увеличения [CO2] и температуры на A, (2) определения роли фотосинтетической акклиматизации к усилению роста [CO2] и / или температуры в предсказаниях листьев и кроны A для этих обработок, и (3) оценить суточные и сезонные различия в шкале A листьев и полога, связанные с введенными обработками. Результаты показывают, что теория, лежащая в основе комбинированного увеличения [CO2] и температуры, надежна, однако включение более поздних параметризаций в модель фотосинтеза предсказывает большее увеличение A, когда [CO2] и температура увеличиваются вместе. Показано, что фотосинтетическая акклиматизация снижает уровень А в листьях для всех обработок, однако при повышенном [CO2] влияние акклиматизации не приводит к какой-либо заметной потере фотосинтетического потенциала в масштабе полога. В этом анализе пренебрежение фотосинтетической акклиматизацией при обработках с подогревом, с сопутствующим повышением [CO2] или без него, приводит к смоделированным завышенным оценкам прироста углерода для сои в будущих прогнозируемых условиях.

Масштабная модель


2

Квантовый импульс

7 августа 2019 г. — Иногда мы сталкиваемся с проблемой классической механики, которая представляет особые трудности для перевода в квантовый мир. Новая математическая модель дала некоторое представление об одном из . ..


Пенопласт для 3D-печати больших объектов

13 мая 2020 г. — Это досадное ограничение 3D-печати: печатаемые объекты должны быть меньше, чем машина, их создающая.Огромные машины непрактичны для печати больших деталей, потому что они занимают слишком много …


Предлагается новый способ сделать объекты невидимыми

26 ноября 2018 г. — Исследователи продемонстрировали электромагнитную невидимость объектов с помощью альтернативной техники, основанной на маскировке заполнителем. Новинка заключается в достижении невидимости изнутри …


Обнаружение предметов среди беспорядка

20 июня 2019 г. — Новый метод позволяет роботам быстро идентифицировать объекты, скрытые в трехмерном облаке данных, напоминая то, как некоторые люди могут разобраться в «волшебном глазу» с плотным узором…


Восстановление данных: модель нейронной сети находит небольшие объекты на плотных изображениях

4 августа 2020 г. — Стремясь автоматически собирать важные данные из научных статей, компьютерщики разработали метод, который может точно обнаруживать небольшие геометрические объекты, такие как треугольники, внутри . ..


Новая платформа повышает производительность глубоких нейронных сетей

21 мая 2019 г. — Исследователи разработали новую платформу для построения глубоких нейронных сетей с помощью генераторов сетей на основе грамматики.В ходе экспериментального тестирования новые сети, получившие название AOGNets, превзошли …


Сердце с трехмерной биопечатью — новый инструмент для хирургов

18 ноября 2020 г. — Вскоре хирурги получат новый мощный инструмент для планирования и практики с созданием первой полноразмерной 3D-модели человека с биопечатью …


Опорные конструкции ветряных турбин способствуют блокированию ветряных электростанций

12 декабря 2019 г. — Многие аспекты аэродинамических эффектов более крупных ветряных электростанций остаются малоизученными.Новая работа призвана дать больше информации о том, как конструкции, необходимые для ветряных электростанций, влияют на воздушный поток. Используя …


3D-голографический проекционный дисплей может повысить безопасность дорожного движения

25 апреля 2021 г. — Исследователи разработали первый проекционный дисплей дополненной реальности на основе LiDAR для использования в транспортных средствах. Испытания прототипа этой технологии показывают, что она может повысить безопасность дорожного движения на …


Физики почти полностью остановили человеческий объект, достигнув квантового состояния

17 июня 2021 г. — За последние несколько десятилетий физики нашли способы сверхохлаждать объекты, так что их атомы практически останавливаются, борясь с небольшими объектами, такими как облака из миллионов атомов или нанограммового масштаба…


Как выбрать лучший размер модели — блог Model Space

Итак, вы решили создать свою первую масштабную модель и теперь просматриваете нашу линейку моделей, чтобы решить, какая из них вам больше всего нравится. Есть ряд факторов, которые могут повлиять на ваше решение — рекомендация друга, то, как он выглядит, или увлекательная история, стоящая за этим. А как насчет размера? Как вы решаете, какой масштаб лучше, и что вообще означает масштаб построения модели? Модели бывают разных масштабов, наиболее распространенными из которых являются 1: 4, 1: 8, 1:12, 1:16, 1:18, 1:24, 1:48 и 1:72. Выбор подходящего вам масштаба — это первый большой шаг в освоении сборки вашей модели.

Как только вы поймете, с каким размером вы работаете, вы действительно сможете продемонстрировать свое творческое здание

Если вас не перенесут в альтернативную вселенную или вы не слишком богаты, масштабные модели всегда на несколько размеров МЕНЬШЕ, чем реальный объект, который они представляют. При чтении шкалы число в левой части двоеточия (обычно 1) представляет модель, а число в правой части представляет, во сколько раз исходный объект больше по сравнению с ним.

Чтобы немного лучше прояснить эту концепцию, мы перечислили некоторые из наших текущих товаров с указанием их масштабов, размеров моделей и исходных размеров:

ТОВАР

МАСШТАБ

ДЛИНА МОДЕЛИ

ФАКТИЧЕСКАЯ ДЛИНА

Сенна Макларен MP4 / 4

1: 8

552 мм

4416 мм

Хаммер H2

1: 8

570 мм

4560 мм

HMS Сюрприз

1:48

1334 мм

64032 мм

ГМС Победа

1:84

1250 мм

105000 мм

Спитфайр

1:12

760 мм

9120 мм

Д51 200 Паровоз

1:24

880 мм

21120 мм

Suzuki GSX 1300R Хаябуса

1: 4

535 мм

2140 мм

«Тысячелетний сокол»

1: 1

808 мм

808 мм

Как видите, чем больше исходный объект, тем больше его нужно уменьшить до управляемого размера модели. Вы также заметите, что мы включили в список «Тысячелетний сокол» в масштабе 1: 1. Эта конкретная модель точно такого же размера, как реквизит, использованный в фильмах «Звездные войны», а не настоящий «Тысячелетний сокол». Официальная длина этого легендарного звездолета составляет 34,75 метра — вы можете представить себе масштабную модель такого размера ?!

Итак, помимо устранения необходимости в футбольном поле для демонстрации готового продукта, что еще нужно знать о масштабе?

Проще говоря, размер имеет значение

Многие модели, предлагаемые ModelSpace, большие, особенно наши корабли.Хотя это потенциально может затруднить их отображение, есть несколько ключевых преимуществ:

  1. Детали больше по размеру и, следовательно, с ними легче обращаться.
  2. Детализация, которую вы можете достичь, намного больше и дает вам гораздо больше свободы для добавления ваших собственных интерпретаций и изюминок.

Примечание. У нас есть ряд прочных и практичных подставок для дисплеев, подходящих для любой из моделей ModelSpace, поэтому вы можете легко демонстрировать готовые модели без каких-либо проблем.

И наоборот, хотя модели меньшего размера, как правило, создаются намного быстрее и могут отображаться практически в любом месте, они могут быть довольно неудобными, когда вам нужно их собрать или покрасить — конечно, для некоторых эта проблема заключается в том, в чем все дело.

Весы сохраняют единообразие

Допустим, вы собираете новую модель Hummer h2. Вы завершили модель в соответствии с набором, но чувствуете вдохновение и хотите превратить этот стандартный Hummer в постапокалиптическую боевую машину.Все, что сейчас нужно, — это гладкая покраска, пара пушек и подлый пулемет на крыше, чтобы закрепить сделку. Но насколько большими должны быть эти вложения?

Весы избавляют от лишних догадок при модификациях. Например, если вы используете настоящую пушку в качестве эталона, просто возьмите размеры оригинальной пушки и разделите их на масштаб Hummer (то есть разделите на 8, взятые из шкалы 1: 8), чтобы получить масштабированный размер пушки.

Используя текущую модель в качестве ориентира, вы можете легко сохранить одинаковую ширину, ширину, длину и высоту ваших модификаций, избегая, таким образом, ухудшения общего вида вашей модели из-за использования деталей неправильного размера.

Калькулятор преобразования шкалы

Если вы все еще немного запутались, этот калькулятор преобразования шкалы от Jimbob-Wan позволяет точно рассчитать размер шкалы. Если у вас есть размеры полноразмерного сосуда или какой-либо его части, вы можете использовать этот калькулятор, чтобы сопоставить любую часть практически с любым масштабом как в дюймах, так и в миллиметрах.

Если вы хотите, чтобы несколько моделей можно было разложить по полкам, или одна большая модель заняла почетное место на журнальном столике, весы — это один из первых аспектов, который вам следует учитывать.Как только вы поймете, с каким размером вы работаете, вы действительно сможете продемонстрировать свое творческое здание — то, что мы любим и всем сердцем поощряем!

У вас есть масштабная модель, над которой вы работаете или собираетесь начать? Поделитесь своим дневником сборки и фотографиями на форуме ModelSpace или на странице ModelSpace в Facebook — мы будем рады их увидеть!

Масштабная модель

— обзор

Вычислительные проблемы

Были предложены различные динамические модели SGS, и, похоже, наиболее эффективные из них основаны на разрешенных режимах наивысшей частоты.Это так называемое тестовое поле извлекается из разрешенного поля посредством применения фильтра нижних частот, широко известного как тестовый фильтр . Примеры из предыдущего — динамическая процедура Germano-Lilly, основанная на соотношении Germano, которая связывает без какого-либо приближения тензоров SGS, связанных с различными уровнями фильтрации, и некоторые улучшенные версии исходной структурной функции Métais и Leisuer (1992), которые включают тестовое поле: модель выборочной функции, которая включает тест топологии завихренности тестового поля, и модель фильтрованной структурной функции, которая оценивает модель на тестовом поле.Применение дискретных тестовых фильтров с компактными стенсилами, основанными на средневзвешенных значениях, привлекательно с точки зрения практических численных расчетов. Здесь описаны некоторые распространенные фильтры, принятые на практике. Рассмотрим одномерное представление конечного объема, как показано на рисунке 5.4. На основе применения тестового фильтра цилиндр , тестовое поле может быть получено из

Рисунок 5.4. Иллюстрация трехточечных фильтров в одном измерении.

(5.2.73) ϕ˜ˆi = 1Δˆ∫Δˆϕ˜ (x) dx

Интегрирование разрешенного поля можно аппроксимировать, применяя, соответственно, правило трапеции и правило Симпсона. Если взять Δˆ = 2Δ, два широко используемых трехточечных фильтра в однородном одномерном случае равны

ϕ˜ˆ = 1Δˆ︸ = 2Δ [Δ2 (ϕ˜i − 1 + ϕ˜i) + Δ2 (ϕ˜ i − 1 + ϕ˜i + 1)] = 14 (ϕ˜i − 1 + 2ϕ˜i + ϕ˜i − 1)

Трапецеидальная линейка

или

ϕ˜ˆ = 1Δˆ︸ = 2Δ [Δ3 ( ϕ˜i − 1 + 4ϕ˜i ++ ϕ˜i − 1)] = 16 (ϕ˜i − 1 + 4ϕ˜i + ϕ˜i − 1) Правило Симпсона

Эти фильтры вычисляют среднее значение переменной ϕ ˜ над ячейкой контрольного объема, окружающей точку i .

Отфильтрованное поле в i -й точке сетки ϕ˜i, полученное с помощью дискретного фильтра, может быть формализовано согласно

(5.2.74) ϕ˜ˆi = Fϕ˜i≡∑l = −11alϕ˜ i + l

Сохранение коэффициентов a l обеспечивается при условии

(5.2.75) ∑l = −11al = 1

Для расширения на трехмерный случай (см. рисунок 5.5) , многомерный фильтр F p (где p — размерность пространства) может быть построен из одномерного фильтра F двумя способами: построением путем линейной комбинации и построением по продукту.Первый метод состоит в фильтрации каждого направления в пространстве независимо, путем одновременного использования каждого одномерного фильтра, многомерный фильтр F p может быть записан как

Рисунок 5.5. Иллюстрация трехточечных фильтров в трех измерениях.

(5.2.76) Fp = 1p∑i = 1pFi

, где F p — одномерный фильтр, определенный в направлении пространства i . В точке сетки ( i , j , k ) тестовое поле для ϕ˜ в трех измерениях с применением правила трапеции оценивается как

(5.2.77) ϕ˜ˆi, j, k = F3ϕ˜ˆi, j, k = 13 ± ∑l = −11alϕ˜i + l = 13 [14 (ϕ˜i − 1, j, k + 2ϕ˜i, j, k + ϕ˜i + 1, j, k) +14 (ϕ˜i, j − 1, k + 2ϕ˜i, j, k + ϕ˜i, j + 1, k) +14 (ϕ˜i, j, k − 1 + 2ϕ˜i, j, k + ϕ˜i, j, k + 1)] = 112 (ϕ˜i − 1, j, k + 2ϕ˜i, j, k + ϕ˜i + 1, j, k) +112 (ϕ˜i − 1, j, k + 2ϕ˜i, j, k + ϕ˜i + 1, j, k) +112 (ϕ˜i − 1, j, k + 2ϕ˜i, j, k + ϕ˜i + 1, j, k)

Второй метод определяет многомерный фильтр F p как композицию одномерных фильтров, применяемых в каждом направлении пространства. , что эквивалентно последовательному применению одномерного фильтра

(5.2.78) Fp = ∏i = 1pFi

Тестовое поле для ϕ˜i, j, k, применяя правило трапеции, может быть получено с помощью

(5.2.79) ϕ˜ˆi, j, k = F3ϕ ˜i, j, k = ∑l = −11∑m = −11∑n = −11a1amanϕ˜i + l, j + m.k + n = 14 (ϕ˜i − 1, j, k + 2ϕ˜i , j, k + ϕ˜i + 1, j, k) × 14 (ϕ˜i, j − 1, k + 2ϕ˜i, j, k + ϕ˜i, j + 1, k) × 14 (ϕ ˜i − 1, j, k + 2ϕ˜i, j, k + ϕ˜i + 1, j, k + 1) = 164 (ϕ˜i − 1, j, k + 2ϕ˜i, j, k + ϕ˜i + 1, j, k) (ϕ˜i − 1, j, k + 2ϕ˜i, j, k + ϕ˜i + 1, j, k) (ϕ˜i − 1, j, k + 2ϕ˜i, j, k + ϕ˜i + 1, j, k)

Аналогичные дискретные представления, использующие правило Симпсона, также могут быть соответствующим образом сформулированы с использованием двух предыдущих методов.На основе тщательного анализа дискретных фильтров для LES, выполненного Сагаутом и Гроэнсом (1999), были предложены другие более сложные подходы к расширению дискретных фильтров, основанные на концепции классов эквивалентности, особенно для лучшего приспособления к криволинейным структурированным и неструктурированным сеткам. В качестве альтернативы было обнаружено, что дискретные аппроксимации сверточных фильтров, которые лучше всего подходят для непрерывного фильтра в данном смысле, дают удовлетворительные результаты. Заинтересованным читателям предлагается обратиться к этой литературе для получения дополнительных материалов в этой предметной области.

Вопросы, касающиеся пространственного и временного разрешения и дискретизации, а также начальных и граничных условий, управляющих LES, не отличаются от тех, которые уже обсуждались при рассмотрении DNS. Требования к высокой плотности сетки, схемам дискретизации без диффузии, точному временному разрешению и эффективным методам временного марша — это лишь некоторые из важных предпосылок при выполнении любых расчетов LES. При наличии вычислительных ресурсов все еще остается возможность отсутствия достаточного разрешения для полного захвата всей важной связанной динамики, особенно при высоких волновых числах, которые не были отфильтрованы или смоделированы.Накопленные числовые ошибки усечения имеют тенденцию подавлять предыдущие явные модели SGS, что, в свою очередь, отвлекает от исходной физики, предназначенной для моделирования. Монотонно-интегрированное моделирование больших вихрей (MILES) было предложено для целенаправленного использования числовых ошибок усечения непосредственно путем использования неявных схем более высокого порядка, которые принадлежат семейству алгоритмов TVD в Приложении A.2, чтобы действовать. как модель SGS вместо широко разработанных явных моделей.Заинтересованным читателям рекомендуется обратиться к Garnier et al. (1999), Sagaut (2004), и Hahn and Drikakis (2005) для лучшего понимания базовой теории, лежащей в основе MILES и их приложений в моделировании турбулентных потоков.

Масштаб модели — обзор

7.2.2 Измерения масштаба физической модели

Существует ряд различных методов определения сопротивления масштаба модели, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. На самом простом уровне есть техника «изображения», при которой модель устанавливается над перевернутой (образной) моделью, чтобы представить эффект земли.Хотя это было модно в автомобильной промышленности с середины до конца 20 века, в исследованиях железнодорожного транспорта оно мало использовалось. См. Brockie and Baker (1990) для подробностей таких экспериментов на маломасштабной модели HST класса 43.

Более традиционный метод моделирования заключается в установке стационарной модели на плоскости земли в аэродинамической трубе, с каким-либо механизмом для удаления или минимизации пограничного слоя земли с наветренной стороны от поезда или без него. Для поездов основная трудность заключается в увеличении пограничного слоя поезд / земля по длине поезда, что не может быть точно смоделировано, поскольку отсутствует относительное движение между поездом и землей.Таким образом, этот тип испытаний лучше всего ограничивать короткими поездами (два или три вагона) или для исследования сопротивления компонентов поезда, таких как пантографы, когда движение земли не имеет значения, или для исследования относительного сопротивления между разными поездами. конфигурации, а не абсолютные значения сопротивления. Они также полезны для изучения влияния бокового ветра, поскольку неподвижные поезда могут легко отклоняться от курса в аэродинамической трубе. Тесты этого типа описаны Mancini et al. (2001) для 1: 7.5 шкала ETR500 для исследования влияния обтекателей тележки; Голованевский и др. (2012) для исследования лобового сопротивления отдельных вагонов в масштабе 1/40 с боковым ветром и без него, а Kwon и Oh (2013) для четырехвагонного HEMU-430X с соотношением 1/20 для исследования влияния различных компонентов поезда.

Для более точного моделирования взаимодействия поезд / земля можно использовать движущуюся плоскость заземления. Проблема здесь просто в практичности подходящей установки длинной формы поезда над движущимся полом.Кроме того, требуются длинные подвижные полы, которые обычно не доступны. Тем не менее, эти тесты можно использовать для измерения моделей длинных поездов с тремя и более вагонами (см. Рис. 3.3). Guiheu (1981) сообщил об испытаниях этого типа для пяти- и трехместных TGV в масштабе 1:20; Brockie and Baker (1990) для HST класса 43; Paradot et al. (1999) для TGV-R в масштабе 1/15 с пятью автомобилями и Ido (2003) для трехмашинного синкансена, в котором особое внимание уделяется сопротивлению компонентов под полом. Последние два эксперимента проводились только на части пола под поездами в движении из-за отсутствия подходящей длины движущегося грунта.

Совсем недавно сообщалось о работе с движущимися моделями Li et al. (2017, 2018d) Ли и др. (2017) Ли и др. (2018d) для трехвагонного высокоскоростного многоканального двигателя в масштабе 1: 16,8. Это эффективные испытания при движении накатом, при которых замедление поезда измеряется бортовыми и путевыми датчиками для обнаружения прохождения поезда.

Работа Tschepe et al. (2016a, b) Tschepe et al. (2016a) Tschepe et al. (2016b) также следует упомянуть. Эти исследователи разработали методологию, в которой для измерения сопротивления поезда используется водовесный резервуар, при этом модель перемещается по дну резервуара со скоростью до 5 м / с.Использование воды таким образом позволяет достичь высокого числа Рейнольдса при довольно низких скоростях, когда возможны визуализация и измерение потока. Они определили максимальное ограничение скорости около 8 м / с, чтобы избежать проблемы кавитации или пузырьков воздуха, выходящих из раствора в областях с низким давлением.

Наконец, стоит еще раз поднять затронутый ранее вопрос о зависимости числа Рейнольдса. Ранняя работа Бейкера и Броки (1991) для HST класса 43 в масштабе 1/76 и 1/40 (с максимальным числом Рейнольдса около 0.3 × 10 6 ) и сравнение с натурными значениями, предполагает устойчивое, хотя и небольшое, уменьшение коэффициента лобового сопротивления во всем диапазоне чисел Рейнольдса (в зависимости от высоты поезда) до 10 7 . Эта работа показывает, что измеренные коэффициенты трения в масштабе 1/40 находятся в пределах от 0,0033 до 0,0037, в то время как коэффициенты трения на полной шкале находятся между 0,0012 и 0,0014, что является существенным уменьшением. Бейкер и Броки (1991) также сообщают о работе Гихеу (1981), которая показывает, что испытания модели TGV в масштабе 1/20 показывают, что результаты лобового сопротивления все еще не соответствуют максимальному числу Рейнольдса в аэродинамической трубе, равному примерно 0.8 × 10 6 , хотя эквивалентные полномасштабные значения (измеренные в результате испытаний накатом со всеми присущими неопределенностями) аналогичны максимальным значениям в аэродинамической трубе. Напротив, работа Виллемсона (1997) для ряда различных форм пассажирских поездов показывает падение коэффициента лобового сопротивления при низких числах Рейнольдса, но предполагает, что дальнейших изменений с числом Рейнольдса выше 0,5 × 10 6 нет. Аналогичным образом испытания буксирного танка, проведенные Tschepe et al. (2016b) не показывают изменений коэффициента сопротивления выше числа Рейнольдса, равного 0.3 × 10 6 . Работа в аэродинамической трубе и CFD Ся и др. (2017a) предлагают вариации коэффициентов сопротивления с числом Рейнольдса до значений 1,8 × 10 6 . Наконец, работа Ли и др. (2018), упомянутые выше, предполагают, что число Рейнольдса около 0,8 × 10 6 дает хорошее сравнение между результатами в масштабе модели и полномасштабных результатов для плавных пассажирских поездов. Таким образом, можно сделать несколько предварительный вывод, что, хотя могут быть небольшие изменения коэффициента сопротивления с числом Рейнольдса во всем диапазоне чисел Рейнольдса (и действительно, этого можно было бы ожидать из-за компонента поверхностного трения), это, вероятно, не заметно в экспериментальной неопределенности. для чисел Рейнольдса больше 0.5 до 1,0 × 10 6 .

Каковы размеры масштабных моделей? Полное объяснение [с диаграммой]

В мире масштабных моделей понимание различных размеров масштабов и того, что они представляют, может быть непростым и часто вводящим в заблуждение.

Существует так много разных типов моделей, и существуют десятки различных размеров, в которые входят эти модели.

Каждому разработчику моделей важно понимать разницу между масштабными соотношениями.

Каковы размеры масштабных моделей? Размеры масштабной модели — это отношения сравнений размеров, показывающие степень уменьшения модели по сравнению с исходной.Например, масштаб 1:24 означает, что размер модели составляет 1/24 размера исходного объекта. Чем больше второе число, тем меньше размер модели.

Существует так много различных типов масштабных моделей: все, от самолетов, кораблей, лодок, автомобилей, мотоциклов, статуэток и даже кукол, каждая из которых сделана в определенном соотношении размеров.

Размеры модели не так сложны, как может показаться; это важные цифры, которые нужно понимать в мире моделирования.

Давайте рассмотрим, какие размеры шкалы моделей и некоторые из наиболее распространенных размеров шкал для различных типов моделей.

Объяснение масштабов модели

Масштаб модели относится к размеру масштабной модели по отношению к размеру исходного объекта, который модель представляет.

Размер шкалы важен, поскольку масштаб предназначен не для того, чтобы все модели соответствовали определенному параметру размера, а для достаточно точного представления расхождений в размерах между различными объектами в меньшем, более удобном для дома масштабе.

Полноразмерный истребитель F22 Raptor не поместится в вашем доме, но модель, размер которой составляет 1/72 первоначального размера (в 72 раза меньше), поместится у вас на ладони.

В этом важность масштабного размера моделей.

Диапазон размеров шкалы

Соотношение размеров модели для продажи обычно пропорционально размеру исходного объекта.

Очень большой объект, такой как авианосец, часто строится в гораздо меньших пропорциях, например в масштабе 1: 700, в то время как объекты более обычных размеров, такие как мотоциклы, обычно делаются в масштабе 1:24.

Это может показаться резкой разницей в размерах, но когда две модели размещаются бок о бок на полке, авианосец в масштабе 1: 700 все равно значительно больше, чем мотоцикл в масштабе 1:24.

По этой причине многие разработчики моделей строят и собирают модели в одном масштабе, чтобы относительный размер масштабированных объектов оставался верным соотношению размеров их оригиналов в натуральную величину.

Существует множество моделей различных масштабов, от самого большого масштаба в масштабе 1: 1 (реальный размер) для небольших исходных объектов до самого маленького масштаба 1: 20 000 для моделей очень больших вымышленных космических кораблей из научной фантастики.

На самом деле, когда дело доходит до масштабных моделей, используемые соотношения размеров шкалы варьируются от 1: 4 в наибольшем до 1: 720 в самом маленьком.

Чаще всего используются масштабы от 1:24 до 1: 700.

Необычные размеры шкалы

Существуют также относительно необычные размеры в масштабе, например, в масштабе 1:25, а не в масштабе 1:24.

Масштаб

1:25 обычно используется для легковых и грузовых автомобилей и позволяет проводить очень точные измерения.

По разным причинам используются различные размеры шкалы, например, стандартная единица измерения в разных странах.

Страны, использующие имперскую систему измерения, предпочитают масштаб 1:24, так как 1 фут уменьшается до ½ дюйма.

В странах, где используется метрическая система, предпочтителен масштаб 1:25, поскольку 1 метр уменьшается до идеальных 40 миллиметров, что очень легко для моделирования.

Обычные большие модельные весы

Размер модели в масштабе относительно размера исходного объекта.

Даже если коэффициент масштабирования велик, сама модель все равно может быть физически большой.

Под большим масштабом обычно понимается отношение фактического размера модели к объекту, даже если сама модель может быть не очень большой.

Обычно используемые масштабные пропорции больших моделей находятся в диапазоне от 1: 4 до 1:25.

Включает масштаб 1: 4, масштаб 1: 8, масштаб 1:12, масштаб 1:16, масштаб 1:20, масштаб 1: 22,5, масштаб 1:24 и масштаб 1:25.

Этот диапазон масштабов обычно используется для моделей автомобилей, грузовиков, самолетов, мотоциклов, фигур и миниатюр.

Обычные средние модельные весы

Обычно используемые средние модельные весы чаще всего используются для военных моделей.

Коэффициенты масштабирования, используемые в этом диапазоне моделей, позволяют всем моделям достаточно близки к их относительному размеру по сравнению с другими моделями.

Это опять же не означает, что сами модели имеют определенный размер, но размер модели относится к размеру модели по сравнению с размером исходного объекта .

Этот диапазон масштабов моделей также обычно используется для самолетов и позволяет очень детально моделировать невероятно большие объекты.

Обычно используемые размеры масштабного соотношения в этом диапазоне включают масштаб 1:32, масштаб 1:35, масштаб 1:43 и масштаб 1:48.

Обычные малые модельные весы

Соотношения размеров малых моделей часто используются для моделирования самых крупных объектов, таких как корабли и супер-самолеты.

Несмотря на то, что соотношение размеров невелико, эти модели часто являются самыми большими по физическим размерам по сравнению с другими моделями.

Обычно используемые соотношения масштабов в малом диапазоне включают масштаб 1:72, масштаб 1:76, масштаб 1:87, масштаб 1:96, масштаб 1: 100, масштаб 1: 125, масштаб 1: 144, масштаб 1: 160. , Масштаб 1: 192 и размер масштаба 1: 200.

Эти модельные весы часто используются для самолетов, лодок, поездов, некоторых кораблей, танков и других крупных транспортных средств.

Существуют модели даже меньшего размера, которые варьируются от 1: 200 до 1: 720, но эти размеры модели не очень часто используются.

Несмотря на высокие соотношения, сами модели физически очень большие, и не у многих коллекционеров есть пространство, необходимое для сбора моделей такого размера.

Популярные размеры масштабных моделей

Хотя для моделирования используется множество различных соотношений размеров, вот краткий список наиболее часто используемых масштабных размеров модели и того, для чего они чаще всего используются:

  • 1: 4 — Летающие модели и паровые поезда
  • 1: 8 — Автомобили, мотоциклы и паровозы
  • 1:12 — Автомобили, мотоциклы и фигурки
  • 1:16 — Автомобили, мотоциклы и доспехи
  • 1:20 — Автомобили
  • 1:22.5 — Поезда масштаба G
  • 1:24 — Легковые автомобили, грузовики и крупномасштабные самолеты
  • 1:25 — Легковые и грузовые автомобили
  • 1:32 — Самолеты, лодки, автомобили, фигурки, поезда масштаба № 1
  • 1:35 — Доспехи, лодки, фигурки, диорамы
  • 1:43 — Легковые и грузовые автомобили из белого металла
  • 1: 48 — Самолеты, грузовики, легковые автомобили, поезда масштаба O
  • 1:64 — Самолет, поезда в масштабе S
  • 1:72 — Самолеты и лодки
  • 1:76 -00 Масштабные поезда
  • 1:87 — Поезда в масштабе HO
  • 1:96 — В масштабе 1/8 Корабли и самолеты
  • 1: 100 — Самолет
  • 1: 125 — Самолет
  • 1: 144 — Самолеты и корабли
  • 1: 160 — Поезда в масштабе N
  • 1: 192 — корабли в масштабе 1/16
  • 1: 200 — Поезда в масштабе Z
  • 1: 350 — Корабли
  • 1: 700 — Корабли
  • 1: 720 — Корабли

Заключение Масштабные модели

бывают самых разных размеров, типов, масштабов и вариаций.

Самый сложный для понимания и, возможно, один из самых важных аспектов моделирования — это размеры масштаба и их различия.

Основная предпосылка соотношений размеров модели — размер объекта по сравнению с размером модели объекта.

Например, если модель имеет масштаб 1:48, это означает, что модель спроектирована и построена в 48 раз меньше размера исходного объекта.

Обычно используются размеры для различных объектов, но чем больше объект, тем меньше коэффициент масштабирования.

Масштабные соотношения размеров обычно используются для не очень больших объектов, таких как мотоциклы, в то время как мелкомасштабные соотношения размеров моделей обычно используются для моделирования массивных объектов, таких как военные корабли и супер-самолеты.

Существуют стандартные размеры, которые используются для определенных моделей, таких как модели поездов, где используются три или четыре набора размеров, и нет большого количества вариаций за их пределами, но в других моделях могут быть дикие вариации размеров.

Многие разработчики масштабных моделей собирают модели с одинаковым или близким соотношением масштабов, поскольку это позволяет получить точную разницу в размерах между объектами.

Джамбо-джет и джип в одном масштабе будут иметь тот же относительный размер, что и их муз в натуральную величину.

Понимание размеров масштабных моделей важно для всех, кто серьезно относится к масштабным моделям, а выбор моделей подходящего размера жизненно важен!

Так что не торопитесь, выбирая, какие модели вы собираетесь собирать, и помните о размере шкалы вашей новой модели по сравнению с моделями, которые вы уже собрали!

Источники:

https: // finescale.ru / how-to / articles / 2014/02 / build-great-scale-models-part-1

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_scale_model_sizes

Математических взаимосвязей: проект построения масштабной модели — мероприятие

(2 Рейтинги)

Быстрый просмотр

Уровень оценки: 9 (8-10)

Требуемое время: 5 часов 45 минут

(170 минут в классе и ~ 180 минут вне класса; весь проект занимает 3-4 недели)

Расходные материалы на группу: 0 долл. США.00

Это задание также требует, чтобы каждый учащийся принес из дома материалы, с помощью которых можно сделать масштабную модель выбранного объекта из дома.

Размер группы: 1

Зависимость действий:

Тематические области: Геометрия, Размер

Поделиться:

Резюме

Студенты строят масштабные модели предметов по своему выбору.В классе они измеряют исходный объект и выбирают масштаб, решая либо увеличить его, либо уменьшить. Затем модели создают дома. По пути учащиеся проводят две презентации: одну после завершения расчетов, а другую — после завершения моделей. Они узнают, как инженеры используют масштабные модели при проектировании конструкций, изделий и систем. Предоставляются два рабочих листа для учащихся, а также рубрики для ожиданий и оценок по проекту и презентации.

Инженерное соединение

Инженеры используют масштабные модели во многих различных аспектах своей работы.Инженеры-архитекторы изготавливают масштабные модели зданий, которые они проектируют, чтобы увидеть, как солнечный свет влияет на пространство, или показать клиентам. Инженеры часто используют масштабные модели при создании прототипов проектов, которые в противном случае были бы слишком большими или дорогостоящими для проверки функциональности. Часто результаты тестирования, проведенного на масштабных моделях, могут быть применены к полноразмерным моделям, что делает более экономичным начало крупных инженерных проектов с тестирования масштабных моделей. Масштабные модели обычно используются в аэродинамических трубах для конструкций аэродинамических поверхностей, которые позже масштабируются для полноразмерных самолетов.

Масштабные модели включают математику и пропорции. Авторское право

Авторские права © Whitehouse, 2016 (публикация в Instagram, 10.12.2016)

Цели обучения

После этого занятия студенты должны уметь:

  • Объясните, как масштабные модели используются в реальной жизни.
  • Создайте точную масштабную модель, используя математические инструменты, представленные в соответствующем уроке.
  • Опишите, как инженеры используют масштабные модели при проектировании продуктов, конструкций и систем.

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными дисциплинами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются Сетью стандартов достижений (ASN) , проект Д2Л (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

Общие основные государственные стандарты — математика
  • Используйте формулы объема для цилиндров, пирамид, конусов и сфер для решения проблем.(Оценки 9 — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Определите формы двумерных поперечных сечений трехмерных объектов и определите трехмерные объекты, созданные вращением двухмерных объектов.(Оценки 9 — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Визуализируйте отношения между двухмерными и трехмерными объектами (Оценки 9 — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Применяйте геометрические концепции в ситуациях моделирования (Оценки 9 — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Используйте геометрические фигуры, их меры и их свойства для описания объектов (например,g., моделируя ствол дерева или торс человека в виде цилиндра). (Оценки 9 — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология
ГОСТ
Колорадо — математика
  • Атрибуты двух- и трехмерных объектов поддаются измерению и количественной оценке.(Оценки 9 — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Визуализируйте отношения между двухмерными и трехмерными объектами.(Оценки 9 — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Применяйте геометрические концепции в ситуациях моделирования.(Оценки 9 — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Используйте геометрические фигуры, их меры и их свойства для описания объектов.(Оценки 9 — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Используйте формулы объема для цилиндров, пирамид, конусов и сфер для решения проблем.(Оценки 9 — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Определите формы двумерных поперечных сечений трехмерных объектов и определите трехмерные объекты, созданные вращением двухмерных объектов.(Оценки 9 — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Список материалов

Каждому студенту необходимо:

  • линейки
  • миллиметровая бумага
  • карандаши
  • объект по своему выбору для создания масштабной модели; это бессрочно; могут быть принесены из дома или найдены в классе; могут быть простыми, как книги, ластики и блокноты для заметок, или более сложными, например, консервированные / упакованные продукты питания и спортивный инвентарь
  • макетов строительных материалов, которые студенты могут приобрести и использовать дома; это бессрочно; подумайте о предоставлении некоторых основных материалов и инструментов, таких как картон, картон, строительная бумага, пенопласт, маркеры, краска, зубочистки, контактная бумага, поролон, папье-маше, скотч, горячий клей, в зависимости от исходных объектов
  • Обзор проекта и рубрики
  • Рабочий лист выбора весов
  • Рабочий лист по площади и объему

Поделиться со всем классом:

Рабочие листы и приложения

Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/cub_scale_model_lesson01_activity2], чтобы распечатать или загрузить.

Предварительные знания

Введение / Мотивация

Мы потратили последние несколько дней на изучение отношений между размерами форм и их площадями и объемами. Теперь мы собираемся взять эти знания и применить их для построения масштабных моделей.

В реальном мире инженеры используют масштабные модели для самых разных целей.Когда инженеры создают прототипы проектов, они часто изготавливают масштабные модели, чтобы убедиться, что их планы работают так, как задумано. Инженеры также используют масштабные модели, чтобы понять, как что-то работает. Инженеры-архитекторы часто создают масштабные модели своих зданий, чтобы увидеть, как ориентация солнца влияет на различные комнаты, или чтобы сделать другие наблюдения о пространствах своих зданий. Конструкции самолетов и крыльев обычно испытываются в уменьшенном масштабе в аэродинамических трубах, чтобы определить, функционируют ли они должным образом.(Покажите учащимся рис. 1, испытание масштабной модели пассажирского самолета в аэродинамической трубе.)

Результаты этих испытаний масштабных моделей могут быть применены к полноразмерным моделям, помогая инженерам убедиться, что их конструкции работают еще до того, как они будут построены. Например, когда в 1930-х годах был построен мост Золотые Ворота, инженеры подтвердили свои теоретические расчеты конструкции подвесного моста испытаниями на модели стальной башни, которая была в 56 раз меньше, чем одна из полноразмерных башен моста, подтвердив еще до начала строительства, что расчеты башни были правильными.

Рис. 1. Масштабные модели самолетов испытываются в аэродинамических трубах НАСА. Copyright

Copyright © NASA https://www.nasa.gov/audience/forstudents/k-4/stories/nasa-knows/what-are-wind- туннели-k4.html

В этом проекте вы будете работать как инженеры и создавать масштабные модели объектов по вашему выбору. Ищите объект с относительно простой геометрией — или объект с геометрией, которую можно легко упростить. Вы решите, какие размеры помогут вам построить точную масштабную модель.Кроме того, вам нужно будет объяснить, как масштабирование объекта повлияло на площадь основания и объем объекта, основываясь на нашей работе за последние несколько дней. Вы будете использовать обнаруженные нами паттерны кругов, квадратов, прямоугольных призм и цилиндров, чтобы построить уменьшенную (или увеличенную) версию вашего объекта. На протяжении всего процесса вы также будете создавать инженерные чертежи и практиковать свои навыки презентации. (Продолжайте представлять учащимся содержание, представленное в разделе «Процедура»> «Справочная информация».)

Процедура

Предпосылки
Разработка масштабных моделей включает в себя создание полномасштабных объектов или конструкций и (чаще всего) уменьшение всех их размеров на общий коэффициент. Рисунок 2 иллюстрирует эту концепцию с помощью простого прямоугольника. Модели также иногда «увеличивают», увеличивая все размеры на общий коэффициент.

Рис. 2. Масштабные модели прямоугольника показывают масштабы в половину и одну четверть.авторское право

Авторское право © 2016 Аарон Лэмплю, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Глядя на рисунок 2, мы можем видеть, что прямоугольник с левой стороны имеет масштаб 1: 1, что соответствует полномасштабной модели. Средний прямоугольник имеет масштаб 1: 2, что означает, что исходные размеры прямоугольника (длина и ширина) были разделены на 2, и теперь их длина вдвое меньше. Точно так же крайний правый прямоугольник (масштаб 1: 4) имеет исходные размеры, разделенные на 4.Обратите внимание, что площади прямоугольников не масштабируются с одинаковым коэффициентом. Это связано с тем, что площадь представляет собой квадрат, означающий, что изменения длины и ширины не влияют на площадь линейно; это показано на Рисунке 3.

Рис. 3. Обратите внимание на нелинейную связь между размерами длины и площадью во время масштабирования. Авторское право

Авторские права © 2016 Аарон Лэмплю, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Глядя на рисунок 3, мы можем понять, почему площадь не масштабируется линейно.Коэффициент масштабирования в знаменателе возводится в квадрат, в результате чего площадь уменьшается быстрее, чем длина отдельных сторон. Площадь прямоугольника масштаба 1: 2 составляет одну четверть исходной площади, а площадь прямоугольника масштаба 1: 4 составляет одну шестнадцатую исходной площади.

При создании масштабной модели можно выбрать подходящий коэффициент масштабирования и просто применить его ко всем размерам. В качестве альтернативы, если для физической масштабной модели требуется конкретный размер, можно получить коэффициент масштабирования, разделив исходный размер на желаемый масштабный размер.Затем этот коэффициент можно применить ко всем остальным исходным размерам для получения размеров масштабной модели.

На рис. 4 показаны примеры инженерных чертежей цилиндров и прямоугольных призм. Хотя виды, используемые в технических чертежах, могут быть выбраны произвольно, после выбора одного вида другие ДОЛЖНЫ относиться к этому виду. Каждый вид расположен под углом 90 градусов по отношению к каждому другому виду. Вид спереди часто включает характерные черты объекта, а вид сверху — это то, как объект выглядит прямо над головой.

Рис. 4. Примеры инженерных перспективных чертежей цилиндра и прямоугольной призмы. Авторское право

Авторское право © 2016 Аарон Лэмплю, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

(Примечание: дополнительную справочную информацию о площади, объеме и размерах можно найти в соответствующем уроке и упражнении.)

До начала деятельности

День 1: Введение и обзор проекта (20 минут)

  1. Представьте классу введение / мотивацию, а также математическую справочную информацию.
  2. Просмотрите в классе обзор проекта и раздаточный материал по рубрикам. Объясните свои ожидания в отношении промежуточных этапов и окончательного проекта. Обозначьте все, что вы хотите сдать, а также сроки.
  3. Попросите учащихся выбрать из дома предмет, для которого они хотят создать масштабную модель, и принести его с собой в класс на следующий день. Объясните, что они начнут работать над проектом в классе и им абсолютно необходимо иметь предметы в руках.

День 2: Рабочий день проекта — выбор шкалы (50 минут)

С предметами в руках посоветуйте учащимся обратиться к Рабочему листу «Выбор шкалы», чтобы помочь им выполнить следующую процедуру.

  1. Учащиеся измеряют и записывают все размеры объектов, которые, по их мнению, необходимы им для создания масштабных моделей.
  2. На основе этих размеров учащиеся выбирают соответствующий коэффициент масштабирования. При необходимости помогите им выбрать разумный масштаб, исходя из осуществимости и времени.
  3. Учащиеся создают инженерные чертежи своих объектов, не забывая включать в чертеж важные измеренные ими размеры. В качестве примеров покажите учащимся Пример инженерного чертежа (который также воспроизведен на рабочем листе в уменьшенном размере) и рисунок 4.
  4. См. Раздел «Вопросы для исследования», где содержатся подсказки к вопросам, которые помогут в обсуждениях с учащимися выбора шкалы. В конце урока убедитесь, что учащиеся знают, когда должен быть следующий результат, и объясните, что оставшаяся часть этого проекта будет выполнена дома. Раздайте лист по площади и объему, который нужно заполнить дома.

День 3: Презентация 1 (50 минут)

  1. После того, как у студентов будет одна или две недели для работы над проектом, попросите их представить свою работу на данный момент.Обратитесь к обзору проекта и рубрикам для получения более подробной информации.
  2. Убедитесь, что учащиеся описали свои трудности и успехи в работе на данный момент.
  3. Ожидайте, что у каждого ученика будет один законченный инженерный чертеж его / ее объекта. В зависимости от продолжительности презентации и количества студентов это может занять более одного дня.
  4. Предоставьте студентам обратную связь, чтобы помочь им продолжить работу над проектом. Напомните им о следующем сроке.
  5. См. Раздел «Вопросы для исследования», где содержатся подсказки для вопросов, которые помогут вам обсудить с ними технические чертежи и презентации.

День 4: Подготовка и презентация окончательной масштабной модели (50 минут)

  1. Через несколько недель ученики приносят свои окончательные масштабные модели и представляют их остальному классу.
  2. Ожидайте, что у учащихся будут два готовых инженерных чертежа объекта в разных масштабах — с разных точек зрения — и оба рабочих листа, готовых к сдаче.
  3. Студенты делятся своей работой с классом и объясняют, что было сложным в их проектах.
  4. Студенты делятся математической логикой и вычислениями, которые они выполнили для создания масштабных моделей.
  5. После выступления всех учащихся проведите обсуждение в классе, чтобы установить некоторые связи из реального мира. Спросите у студентов:
    • Как этот проект, который касается масштабных моделей, также моделирует реальную инженерию? (Возможные ответы: Моделирование часто является частью процесса проектирования при создании продуктов, конструкций и систем. Инженеры-архитекторы моделируют здания.Инженеры-строители и экологи моделируют городское планирование, транспортные и водные системы. Инженеры-механики моделируют протезы конечностей и системы автоматизации производства.)
    • Какие из этих примеров можно легко смоделировать, а какие сложнее? (Возможные ответы: моделирование зданий чрезвычайно полезно, чтобы увидеть, как будут выглядеть помещения, и убедиться, что механические компоненты не находятся в конфликтных местах. Однако это может быть проще смоделировать на компьютере, чем строить точно подробные физические модели.С другой стороны, помимо создания компьютерных моделей протезов конечностей, было бы полезно создавать и экспериментировать с физическими моделями протезов конечностей, потому что инженеры могут видеть, как устройства ведут себя, и получать отзывы от пользователей.)

Словарь / Определения

модель: (существительное) изображение чего-либо для имитации, сравнения или анализа, иногда в другом масштабе. (глагол) Смоделировать, создать или сконструировать что-то, чтобы помочь визуализировать или узнать о чем-то еще (как о продукте, процессе или системе), что трудно непосредственно наблюдать или экспериментировать.

прототип: первая попытка или ранняя модель нового продукта или творения, на основе которых разрабатываются более поздние версии.

Масштаб: отношение или пропорциональное отношение линейного размера некоторого элемента модели, карты или чертежа объекта к тому же элементу исходного объекта.

Оценка

Оценка перед началом деятельности

Первоначальные измерения: Учащиеся измеряют все линейные размеры своих объектов, которые, по их мнению, будут необходимы для изготовления моделей.Это указывает учителю, понимают ли ученики ключевые измерения и отношения между этими измерениями и площадью / объемом.

Мероприятие Встроенная оценка

Presentation 1: Теперь, на полпути, студенты проводят презентации. Это показывает учителю, какого прогресса достигли учащиеся, и это хорошее время, чтобы дать полезные советы.

Оценка после работы

Заключительная презентация: Учащиеся представляют всю работу, которую они проделали для создания масштабных моделей.Обратитесь к обзору проекта и рубрикам для выставления оценок.

Конечные работы: Учащиеся сдают свои масштабные модели, инженерные чертежи и расчеты на рассмотрение учителю. Обратитесь к обзору проекта и рубрикам для выставления оценок.

Вопросы для расследования

Выбор шкалы:

  • Какой примерный размер будет у вашей модели при таком масштабе?
  • Сможете ли вы построить это за отведенное время или оно слишком велико?
  • Легко ли будет транспортировать вашу модель?
  • Как вы думаете, сможете ли вы получить материалы, необходимые для создания этой модели, или вам следует подумать о выборе меньшего масштаба?

Инженерные чертежи:

  • Насколько велик лист бумаги? Сколько ящиков (сеток из миллиметровой бумаги) в каждую сторону?
  • Какие возможные масштабы вы можете использовать и сколько бумаги они займут?
  • Откуда вы знаете, что вы не можете уместить на бумаге крупный масштаб?

Презентация 1:

  • Есть ли у кого-нибудь идеи о том, как помочь <имя ученика> с тем аспектом, который он / она в настоящее время считает трудным?

Советы по поиску и устранению неисправностей

Имейте в виду, что создавать масштабные модели цилиндров и сфер может быть очень сложно, так как бывает сложно найти материалы подходящего размера.

Масштабирование активности

  • Для младших классов используйте очень простые предметы (блоки). Выполните несколько простых инженерных чертежей на миллиметровой бумаге, переведя одну единицу в один дюйм или сантиметр и т. Д.
  • Попросите учащихся старших классов, которые имеют опыт работы с САПР, подготовить САПР-модели своих объектов.

авторское право

© 2016 Регенты Университета Колорадо

Авторы

Энди Виксман; Малинда Зарске; Рассел Андерсон; Райан Салливан; Натан Койл; Майя Вадин; Аарон Лэмплю

Программа поддержки

CU Teach Engineering (путь к лицензированию STEM), программа Engineering Plus Degree Program, Университет Колорадо в Боулдере

Благодарности

Это мероприятие было разработано CU Teach Engineering — путем к лицензированию STEM по программе получения степени Engineering Plus в Колледже инженерии и прикладных наук Университета Колорадо в Боулдере.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.