Введение 3
1 Компьютерное моделирование физических процессов 4
1.1 Основные понятия 5
1.2 Этапы моделирования 11
1.3 Моделирование физических процессов 12
1.4 Моделирование на языке Python 14
2 Основные аспекты языка Python и библиотеки PyGame 16
2.1 Основные определения 16
2.2 Описание языка 17
2.3 Библиотека PyGame 26
3 Методическое пособие по разработке интерактивной 2D платформы для моделирования физических процессов на языке Python. 30
3.1 Урок 1. Создание окна PyGame 31
3.2 Урок 2. Среда 32
3.3 Урок 3. Пространство 36
3.4 Урок 4. Создание частиц 46
3.5 Урок 5. Пользователь. Взаимодействие пользователя с программой. . .49
Заключение 60
Библиографический список 61
Приложение. Дополнения для работы. Vec2D. Spring
Целью выпускной квалификационной работы является изучение языка программирования Python, компьютерного моделирования и разработка интерактивной 2D платформы для моделирования физических процессов. Для моделирования непосредственно будет использоваться язык программирования Python и библиотека для простых моделей PyGame.
Моделирование представляет собой создание некоторой модели. Модель - это некая отражение реальности, более простое, чем реальность, либо некое упрощение более сложной модели. Рассматривая математические модели, примером можно привести решение дифференциальных уравнений, которые описывают эволюцию, концентрацию лекарства в организме человек.
Человеком, внесший наибольший вклад в моделирование является Исаак Ньютон. Фактически, он предложил первые похожие модели, которые используются и по сей день. Например, закон движения. Ньютон говорил, что можно посчитать ускорение, скорость и в итоге траекторию, если моделируя некую точку имеющую массу знать силы, которые на неё действуют. В молекулярном моделировании до сих пор используются уравнения Ньютона.
Моделирование используется во всех сферах жизни: наука, образование, развлечение и т.д. В данной работе будет исследоваться раздел физики - механика. Движение материальной точки, изменение положение в пространстве относительно других тел с течением времени - части механики, которые являются основными при изучении моделирования.
Задачи выпускной квалификационной работы:
1. Изучить основы языка программирования Python;
2. Ознакомиться и изучить библиотеку PyGame;
3. Разработать интерактивную 2D платформу для моделирования физических процессов.
Квалификационная работа состоит из Введения, 3-х глав, Заключения, Списка литературы и Приложения. Первая глава посвящена обзору компьютерного моделирования и его роль в жизни. Вторая глава включает в себя обзор языка программирования Python и используемой библиотеки PyGame.
Третья глава включает в себя методическое пособие по разработке интерактивной платформы для моделирования. В заключении кратко приведены основные результаты исследования. Приложение включает в себя код дополнительных модулей и классов.
Итогом данной работы стало создание 2D интерактивной платформы для моделирования физических процессов. В ходе работы были изучены материалы основ языка программирования Python. Проанализирована библиотека PyGame, которая использовалась для создания моделей. Созданы различные комбинации моделей физических процессов, которые переключаются нажатием клавиш на клавиатуре. Учтены взаимодействия с мышкой для перетаскивания моделей по экрану. Добавлены 2 режима для работы, где действует гравитация или вакуум, которые так же переключается одной клавишей. Создано методическое пособие по разработке интерактивной 2D платформы для моделирования физических процессов.
Делая выводы, можно сказать, что поставленные задачи в квалификационной работе были выполнены и цель достигнута.
