Programy symulacyjne

Oprócz gotowych apletów napisanych w Javie, możemy również korzystać na lekcji z gotowych aplikacji, w których sami przeprowadzimy odpowiednią symulację.

 Programy takie możemy znaleźć w sieci internet, jedyny problem to ich instalacja na szkolnym komputerze i zapoznanie się z instrukcją. Jako przykład posłuży nam program Waves, autorstwa Macieja Matyki, który można znaleźć na stronie http://panoramix.ift.uni.wroc.pl/~maq, pozwala on na obserwację zjawiska interferencji fal na wodzie. Sami musimy zdefiniować wielkość, położenie i ilość przeszkód oraz szczelin ustawionych na drodze rozchodzenia się fali, wybrać kąt i odległość z jakiej chcemy oglądać  zjawisko, oraz określić szatę graficzną symulacji. Program ma tę istotną zaletę, iż sami możemy budować system przeszkód i szczelin, i w ten sposób obserwować jak zmienia się obraz interferencyjny. Program ten uwzględnia również nakładanie się fal odbitych od brzegów naczynia oraz istnieje możliwość modyfikowania amplitudy  i miejsca położenia źródła fal.

Obszerny portal internetowy autorstwa Sergieja Kiseleva

(Sergey A. Kiselev kiselev@msc.cornell.edu)

zawierający liczne przykłady zastosowania apletów Java

 dla ilustrowania zjawisk fizycznych można

znaleźć pod adresem:

http://www.physics.uoguelph.ca/applets/Intro_physics/kisalev/.

Dobrze opracowane aplety, zarówno pod względem

merytorycznym jak i graficznym zostały, podzielone

 na kilka grup. Możemy tam znaleźć ilustracje zjawisk

 z zakresu optyki, zarówno geometrycznej jak

 i falowej: całkowite wewnętrzne odbicie,

powstawanie obrazu dla soczewski skupiającej, 

powstawanie obrazu dla soczewki rozpraszającej,

powstawanie obrazu w zwierciadłach sferycznych, oraz

oddziaływanie promieniowania  z atomem,

dyfrakcja na jednej szczelinie, zasada działania lasera.

Zjawiska elektryczne i magnetyczne są przedstawione

w następujących symulacjach: prąd indukcyjny,

obwód dwuelementowy, obwód czteroelementowy,

prawa Kirchoffa dla obwodów  czy 

ruch naładowanej cząstki w polu magnetycznym.

Bardzo interesująca jest grupa apletów opisująca bardziej

skomplikowane procesy, które nie zawsze są

omawiane w ramach programu nauczania ale opisują

niezwykle ważne problemy fizyki współczesnej:

 oscylujący trójwymiarowy kryształ,

model dragań anharmonicznych  

oraz model solitonów Tody.

Interaktywne wykłady ilustrujące różne działy fizyki np: 

zasadę działania lasera czy metodę pompowania

optycznego można znaleźć na stronach

Uniwersytetu Colorado:

http://www.colorado.edu/physics/PhysicsInitiative/Physics2000/index.pl.

Jest to typowy podręcznik internetowy, gdzie znajdziemy

zarówno wstęp do omawianego problemu, jak również

rozbudowany opis zjawiska fizycznego. Na kolejnych

stronach internetowych, krok po kroku jesteśmy

wprowadzani w zagadnienie a dla lepszego zrozumienia

całość jest ilustrowana interaktywnymi symulacjami.

Oprócz zasady działania lasera możemy tam

znaleźć gotowe symulacje wyjaśniające fizyczne

podstawy i zasady działania innych urządzeń:

aparatu do zdjęć rentgenowskich, kuchenki mikrofalowej,

monitorów komputerowych zarówno klasycznych

jak i ciekłokrystalicznych, i wielu innych.

Kuchenki mikrofalowe stały się już równie popularne jak zwykłe kuchnie gazowe.

Nie jest jednak łatwo wytłumaczyć uczniowi nie tylko zasadę jej działania,

ale również jak zachowuje się cząsteczka wody w polu mikrofal i na czym

polega proces gotowania wody w polu mikrofal. Aplet ilustrujący to zjawisko

umieszczony jest na stronie

 http://www.ftj.agh.edu.pl/wfitj/java/phys2000/h2o-pl.html.

Pozwala on obserwować pojedynczą cząsteczkę w polu mikrofal,

mamy możliwość nie tylko sterowania mocą pola mikrofalowego,

 ale również powiększania widoku obserwowanej cząsteczki wody.

 Uczeń może zaobserwować jak zachowuje się cząsteczka wody

 w polu słabym a jak w polu o dużym natężeniu.

Duży portal zawierający duży zbiór apletów Javy to strony stworzone przez  Waltera Fendta,

dostępne pod adresem http://www.walter-fendt.de/ph14pl/

Zawierają one dwa rodzaje apletów zarówno starsze jak i dostępne w wersji Java 1.4. Aplety

 zostały zgrupowane w kilka zbiorów odpowiadających poszczególnym działom fizyki:

mechanika: Równowaga trzech sił , Siła wypdakowa , Wielokrążek ,

Dźwignia dwustronna , Sprawdzanie II zasady dynamiki Newtona ,

Ruch pocisku , Karuzela (siła dośrodkowa) , Pierwsze prawo Keplera

Drugie prawo Keplera .

drgania i fale: Wahadło , Odbicie i załamanie fal ,

Interferencja dwóch fal kolistych lub kulistych oraz Przykład efektu Dopplera .

elektrodynamika: Pole magnetyczne wokół magnesu sztabkowego ,

Pole magnetyczne wokół przewodnika prostoliniowego,

Siła elektrodynamiczna , Silnik elektryczny prądu stałego, Prądnica ,

Prawo Ohma oraz Fala elektromagnetyczna

optyka: Załamanie światła , Interferencja światła na podwójnej szczelinie,

Dyfrakcja światła na pojedynczej szczelinie .

inne: Równanie stanu gazu doskonałego, Przykład dylatacji czasu,

Zjawisko fotoelektryczne oraz Teoria Bohra budowy atomu wodoru .

Najstarszy, najbardziej znany i największy projekt przetwarzania rozproszonego w internecie.Nasza pracownia bierze w nim aktywny udział od 1999 roku.  Projekt zgromadził ponad 5 mln uczestników. Komputery uczestników analizują dane z radioteleskopu w Arecibo, w poszukiwaniu sygnałów mogących pochodzić od pozaziemskich cywilizacji. W ramach projektu ma w przyszłości ruszyć podprojekt AstroPulse, który z tych samych danych ma poszukiwać radiowych śladów po czarnych dziurach, supernowych i innych "egzotycznych" obiektach kosmicznych.