АНАЛИТИЧЕСКОЕ, КОМПЬЮТЕРНОЕ И НАТУРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПАДЕНИЯ ШАРА В ВЯЗКОЙ СРЕДЕ

MULTIDISCIPLINARY APPROACH IN PROBLEM ABOUT MAXIMUM RANGE BODY IN A VISCOUS MEDIUM

Бобылёв Юрий Владимирович, Грибков Александр Иванович, Романов Роман Васильевич

BOBYLEV YURI VLADIMIROVICH, GRIBKOV ALEXANDER IVANOVICH, ROMANOV ROMAN VASILYEVICH

Балтийский гуманитарный журнал, № 3(28) 31.08.2019

Аннотация:
В работе рассмотрен пример решения задачи падения шара в вязкой среде с помощью аналитических, численных и компьютерных методов. Решение подкреплено проведённым натурным экспериментом. Такой комплексный подход к решению физической задачи позволяет сформировать основные профессиональные навыки студентов - будущих педагогов. Постановка эксперимента не совсем типична. Используется весьма доступная и более удобная среда, в которой наблюдается движение тела - дистиллированная вода, которая в случае попадания на окружающие предметы или одежду обучающихся, в отличие от используемого традиционно масла, не может их испортить, что упрощает многократное проведение эксперимента и служит примером его правильной методической организации. Относительно малая вязкость среды компенсируется подбором материала образцов с плотностью, близкой к плотности среды, что легко осуществить в наше время благодаря широкому распространению пластмасс. Подготовленное Windows-приложение, моделирующее рассматриваемую задачу, значительно упрощает подбор материалов для натурного эксперимента. Рассматриваемый в работе подход эффективен для осмысления и усвоения студентами материала разных дисциплин и позволяет продемонстрировать комплексный подход, как к теоретическому решению задачи, так и к методической организации физического эксперимента. Такой подход достаточно давно применяется авторами в учебном процессе для физико-математических направлений педвуза.

Ключевые слова:
АНАЛИТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ, ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ, КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ВЯЗКОЕ ТРЕНИЕ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА, ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ, ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА, ПАДЕНИЕ, ШАР, ВНУТРЕННЕЕ ТРЕНИЕ
Description:
The paper considers an example of solving the problem of a ball falling in a viscous medium using analytical, numerical and computer methods. The decision is supported by the conducted field experiment. Such an integrated approach to solving physical problems allows to form the basic professional skills of students-future teachers. The setting of the experiment is not quite typical. A very accessible and more convenient environment is used, in which the movement of the body is observed - distilled water, which in case of contact with surrounding objects or clothes of students, unlike the oil used traditionally, can not spoil them, which simplifies the repeated conduct of the experiment and serves as an example of its correct methodological organization. The relatively low viscosity of the medium is compensated by the selection of material samples with a density close to the density of the medium, which is easy to implement in our time due to the wide spread of plastics. Prepared Windows-application simulating the problem, greatly simplifies the selection of materials for full-scale experiment. The approach considered in the work is effective for comprehension and assimilation of students of a material of different disciplines and allows to demonstrate complex approach, both to the theoretical solution of a problem, and to the methodical organization of physical experiment. This approach has long been used by the authors in the educational process for physical and mathematical directions of pedagogical University.

Key words:
ANALYTICAL SOLUTION, NUMERICAL METHODS, COMPUTER SIMULATION, VISCOUS FRICTION, EXPERIMENTAL PHYSICS, HIGHER EDUCATION, LABORATORY WORK, FALL, BALL, INTERNAL FRICTION