Статья написана в соавторстве с А.А. Финагиным. Авторы рассматривают возможности использования вычислительного эксперимента при изучении физики в средней школе. Подробно разбирается задача 'о полете тела под углом к горизонту' в применении к работе фонтана.
Статья посвящена применению численных методов решения физических задач. В качестве примера рассматривают задачу о зависимости колебаний температуры внутри помещения от суточных колебаний температуры на улице и использования отопительных приборов.
Данная статья посвящена исследованию модели механической системы. Авторы иллюстрируют возможность качественного исследования поведения системы при упрощении исходных уравнений с последующей проверкой получающихся результатов путем численного решения точных уравнений. (С. 52-57)
Обсуждается соотношение между аналитическими и вычислительными методами исследования математических моделей нелинейной динамики.
The relationship between analytical and computational methods of investigation of mathematical models of nonlinear dynamics is discussed.
Ключевые слова: математическое моделирование, нелинейная динамика, иерархия моделей, вычислительный эксперимент.
Keywords: mathematical modeling, nonlinear dynamics, hierarchy of models, computational experiment.
Обсуждается соотношение между аналитическими и вычислительными методами исследования математических моделей реальных систем на примере расчета магнитных свойств металлов.
The relationship between analytical and computational methods of investigation of mathematical models of real systems is discussed for the calculation of magnetic properties of metals.
Ключевые слова: магнитный момент, термодинамический потенциал, осцилляции термодинамических характеристик, интеграл Ферми-Дирака.
Keywords: magnetic moment, thermodynamic potential, oscillations of thermodynamic characteristics, Fermi-Dirac integral.
Неавтономные системы исследуются путём рассмотрения их карт Пуанкаре. Карты Пуанкаре используются для выявления периодических и субгармонических решений и для изучения систем, решения которых проявляют хаотическое поведение.
Nonautonomous systems are studied by considering a Poincare map for the system. A Poincare map is used to detect periodic and subharmonic solutions and to study systems whose solutions exhibited chaotic behavior.
Ключевые слова: сечение Пуанкаре, нелинейная динамика, хаос, предельный цикл, странный аттрактор, вычислительные методы.
Keywords: Poincaré section, nonlinear dynamics, chaos, limit cycle, strange attractor, computational methods.
Строится иерархическая цепочка математических моделей лазер-индуцированного тромбоза в микрососудах. Феноменологическая модель Ричардсона обобщается для описания реалистических черт явления. Основное направление обобщения состоит в учете зависимости времени активации тромбоцитов от расстояния до поврежденной стенки сосуда и неоднородного распределения тромбоцитов в потоке крови в окрестности стенки. Обобщение модели соответствует основным экспериментальным результатам и теоретическим соображениям относительно процессов тромбообразования, развитым в последние годы. С. 50-61.
The hierarchical chain of mathematical models of laser – induced thrombosis in microvessels is developed. Richardson’s phenomenological model is extended to describe the realistic feature of phenomenon. The main directions of the generalization are the dependence of platelet activation time on the distance from the injured vessel wall and the non-homogeneity of the platelet distribution in blood flow in the vicinity of the vessel wall. The generalization of the model corresponds to the main experimental results and theoretical considerations concerning thrombus formation obtained in recent years.
Ключевые слова: математическая модель, кровеносные микрососуды, тромбоциты, время активации, скорости движения крови в сосуде и роста тромба.
Keywords: mathematical model, blood microvessels, platelets, activation time, blood velocity, thrombus growth rate.
На основе использования иерархии временных масштабов Н.Н. Боголюбова строится феноменологическая модель процесса лазер-индуцированого тромбоза. Стохастический характер процесса отражается в развиваемой модели путём явного введения функции вероятности. Лежащие в основе модели положения соответствуют фундаментальным экспериментальным результатам относительно процессов тромбообразования, полученным в последние годы. Модельные кривые позволяют добиться качественного согласия между предсказаниями модели и экспериментальными данными. Производится сравнение данной модели с другими феноменологическими моделями процессов роста тромба: показано, что многие черты явления могут быть описаны в основном в терминах физических, а не биологических понятий. С. 12-22.
Phenomenological mathematical model of laser-induced thrombi growth is developed on the basis of N.N. Bogolubov’s hierarchy of time scales. The stochastic character of thrombi growth is revealed in the model by explicit introduction of the probability function. The main foundations of the model correspond to the basic experimental results concerning thrombus formation obtained in recent years. The modeling curves permit to achieve qualitative agreement between model and experimental data. The comparison of the model with other models of thrombus growth is performed: it is shown that many features of the phenomenon can be described mainly in terms of physics but not biological terms.
Ключевые слова: математическая модель, микрососуды, развитие тромба, тромбоциты, иерархия временных масштабов.
Keywords: mathematical model, microvessels, thrombus growth, platelets, hierarchy of time scales.
Статья написана в соавторстве с М.Э. Филипповым.
Статья посвящена вопросам развития навыков математического моделирования, проведения вычислительного эксперимента в рамках курса средней школы.
Авторы ставят вопрос о развитии исследовательских умений и навыков в процессе обучения, в том числе и в средней школе. Обсуждение проходит на примере комплексной научной проблемы лазер-индуцированного тромбообразования в микрососудах живых организмов.
В статье рассматривается вопрос о погрешности при определении величины неизвестного сопротивления методом амперметра и вольтметра с применением современных компьютерных программ, что позволяет дать более точные рекомендации для организации физического эксперимента и выбора условий, обеспечивающих наименьшую относительную погрешность измерения.
The article covers the errors of measurement of the physical magnitude value of unknown resistance using amperemeter and voltameter and modern computer programs. This allows to specify the conditions for the experiment to obtain the less error possible.
Ключевые слова: Физический эксперимент, обработка результатов, применение инструментальных пакетов.
Keywords: instrumental packages, physical experiment, results processing Обсуждаются различные формы соотношения между аналитическими и численными методами при математическом моделировании реальных явлений. В качестве примера рассматривается построение, качественное исследование и численный расчёт математической модели простой консервативной механической системы. С. 46-52.
Different aspects of relations between analytical and numerical methods in mathematical modeling of real phenomena are discussed. The creation, the qualitative investigation, and the numerical calculation of a simple conservative mechanical system’s mathematical model are presented.
Ключевые слова: математическая модель, методологический принцип, инерциальная система отсчёта, законы сохранения в механике.
Keywords: mathematical model, methodological principle, inertial reference frame, conservation laws in mechanics.
Статья посвящена моделированию на компьютере реальных физических процессов. Рассматривается решение задачи, которая принципиально не может быть решена аналитическими методами, что позволяет показать возможности компьютерного моделирования.
В этой работе рассматривается вопрос о соотношении аналитических и численных методов исследования математических моделей реальных явлений. Авторы отстаивают ту точку зрения, что обучение основам математического моделирования должно отражать обе тенденции современного к нему подхода: как умение проведения качественного анализа, так и умение нахождения численных решений.