Акулин Е.В., Свиридова Л.Е.
ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В НАУКЕ И ТЕХНИКЕ *
Аннотация:
в данной статье рассматривается применение математического моделирования в науке и технике
Ключевые слова:
моделирование, математика, применение, наука, задачи, информация, анализ, решение
Математическое моделирование представляет собой замену исследуемого объекта его математической моделью и последующее ее исследование с помощью вычислительных алгоритмов. Таким образом, моделирование служит наиболее важным средством познания, проектирования, конструирования и прогнозирования. Применение математического моделирования в науке и технике наиболее наглядно можно представить на примере становления и развития космической техники. В XVIII в. французский естествоиспытатель, химик А. Л. Лавуазье (1743-1794 гг.), проводил многочисленные опыты, исследуя процесс горения. Ученому удалось смоделировать процессы горения с разными веществами. Ему удалось выяснить, что вещества могут становиться более тяжелыми после процесса нагревания. Моделирование и последующий анализ результатов опытов привели исследователя к определению нового вещества − кислорода. Для реализации самого же космического полета необходимо было преодолеть земное притяжение и обеспечить продвижение в безвоздушном пространстве. В XVII в. И. Ньютон (1642-1727 гг.) английский физик, математик, механик и астроном, высказал идею о возможности преодоления притяжения Земли. Спустя два столетия, К. Э. Циолковский (1857-1935 гг.) советский учёный, разрабатывавший теоретические вопросы космонавтики, предложил для передвижения в пространстве создать реактивный двигатель, который мог бы использовать топливо из смеси водорода и жидкого кислорода. Ему удалось составить достаточно точную описательную модель будущего межпланетного корабля с расчетами. Описательная модель К. Э. Циолковского стала основой для моделирования в конструкторском бюро под руководством советского конструктора ракетно-космических систем С. П. Королева (1907-1966 гг.). Испытывались различные виды жидкого топлива, формы ракет, систем управления полетом и жизнеобеспечения космонавтов. Результатом моделирования стали ракеты, которые в последующем смогли вывести искусственные спутники, космонавтов и космические станции на околоземное пространство Земли. Понятие объекта-оригинала и модели носят весьма условный характер, и в качестве модели может выбираться физическая система, которая лучше подходит для экспериментального исследования. Достаточно удачными оказались установки для исследования переходных процессов, сочетающие принципы аналогового подобия и математического моделирования на ЭВМ (электронно-вычислительная машина). Область применения математических моделей повсеместно расширяется. При создании и последующем совершенствовании космических и межконтинентальных ракет на физических моделях достаточно успешно проводились исследования аэродинамических свойств и качеств ракет. Довольно широко распространенные специальные модели, выполняемые в виде сочетания математической и физической моделей с приборами, стали применяться для тренировки персонала и наладки приборов управления. Целенаправленное развитие наук, научных дисциплин в дальнейшем возможно только, если с анализом будут применяться и совершенствоваться экспериментальные методы. От того чем быстрее развивается теория и накапливается научная информация, тем лучше развиваются экспериментальные методы. Эксперимент при этом остается наиболее важным и существеннейшим инструментом познания. В учебной и научной практике моделирование применяется в основном для решения задачи обучения и исследования. В задачи обучения входят вопросы применения моделей и моделирование для понимания физических законов, а также иллюстрация принципов действия новых установок и тренировки персонала действующих производственных объектов. Исследовательские же задачи можно разделить на 4 группы: 1) Прямые задачи анализа, при решении которых исследуемая система задается параметрами элементов, структурой или уравнениями; 2) Обратные задачи анализа, при решении которых требуется найти возмущения; 3) Задачи синтеза, требуют поиск параметров, при которых процессы в системе будут иметь желаемый характер; 4) Индуктивные задачи, проверка гипотез, уточнение уравнений, выяснение свойств элементов, проверку программ. Появление новейших высокопроизводительных вычислительных технологий и средств открывает перспективы для моделирования и последующей реализации более сложных математических моделей, описывающих сложные реальные процессы. Это, в свою очередь, является стимулом для развития индустрии, ориентированной на создание прикладных программ.
Номер журнала Вестник науки №3 (36) том 2
Ссылка для цитирования:
Акулин Е.В., Свиридова Л.Е. ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В НАУКЕ И ТЕХНИКЕ // Вестник науки №3 (36) том 2. С. 123 - 127. 2021 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/4270 (дата обращения: 30.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2021. 16+