Linux предлагает отличное образовательное программное обеспечение и множество отличных инструментов, которые помогут учащимся всех классов и возрастов изучать и практиковать различные темы, часто в интерактивном режиме. Серия статей «Обучение с Linux» знакомит с различными образовательными приложениями и программным обеспечением.
Физика — интересный предмет, и, пожалуй, самая приятная часть любого урока/лекции по физике — это демонстрации. Действительно приятно видеть физику в действии, но эксперименты не обязательно должны ограничиваться классной комнатой. Хотя Linux предлагает ученым множество отличных инструментов для поддержки или проведения экспериментов, в этой статье будут рассмотрены лишь некоторые из них, которые сделают изучение физики проще или интереснее.
1. Шаг
Step — интерактивный симулятор физики, входящий в состав KDEEDu, образовательный проект KDE . Никто не сможет лучше описать то, что делает Step, чем люди, которые это сделали. Согласно веб-странице проекта, «[Step] работает следующим образом: вы размещаете на сцене несколько тел, добавляете некоторые силы, такие как гравитация или пружины, затем нажимаете «Смоделировать», и Step показывает вам, как ваша сцена будет развиваться в соответствии с законами физика. Вы можете изменить каждое свойство тел/сил в своем эксперименте (даже во время моделирования) и посмотреть, как это изменит результат эксперимента. С Step вы сможете не только изучить, но и почувствовать, как работает физика!»
Хотя для работы, конечно, требуется Qt и множество зависимостей, специфичных для KDE, подобные проекты (и сам KDEEdu) являются одной из причин, почему KDE является такой замечательной средой (если вы не против использовать более тяжелый рабочий стол)., конечно).
Шаг находится в репозиториях Debian; чтобы установить его на производные, просто введите
sudo apt-get install step
в терминал. В системе KDE он должен иметь минимальное количество зависимостей и устанавливаться за секунды.
У Step простой интерфейс, позволяющий сразу приступить к моделированию.
Все доступные объекты вы найдете слева. В действии могут быть разные частицы, газ, предметы определенной формы, пружины и разные силы. (1) Если вы выберете объект, его краткое описание появится справа (2). Справа вы также увидите обзор созданного вами «мира» (объектов, которые он содержит) (3), свойств выбранного в данный момент объекта (4) и шагов, которые вы предприняли на данный момент (5).
Поместив все необходимое на холст, просто нажмите «Имитировать» и наблюдайте, как разворачиваются события по мере взаимодействия объектов друг с другом.
Чтобы лучше узнать Step, вам нужно всего лишь нажать F1. Справочный центр KDE предлагает отличное и подробное руководство по шагам.
2. Скорость света
Lightspeed — это простой симулятор на основе GTK+ и OpenGL, предназначенный для демонстрации эффекта наблюдения за быстро движущимся объектом. Lightspeed будет моделировать эти эффекты на основе специальной теории относительности Эйнштейна. Согласно их страница на исходном коде «Когда объект ускоряется до скорости более нескольких миллионов метров в секунду, он начинает выглядеть деформированным и обесцвеченным странным и необычным образом, и по мере того, как он приближается к скорости света ( 299 792 458 м/с) эффекты становятся всё более и более причудливыми. Кроме того, способ искажения объекта сильно зависит от точки зрения, с которой он наблюдается.»
Эти эффекты, которые вступают в игру при относительных скоростях:
- Сокращение Лоренца – объект кажется короче
- Красно-синее доплеровское смещение – изменяет наблюдаемые оттенки цвета.
- Эффект фар – осветляет или затемняет объект
- Оптическая аберрация – необычным образом деформирует объект
Lightspeed находится в репозиториях Debian; чтобы установить его, просто введите:
sudo apt-get install lightspeed
Пользовательский интерфейс очень прост. Вы получаете фигуру (более подробную информацию можно скачать с sourceforge), которая будет перемещаться вдоль оси X (анимацию можно запустить, обработав «А» или выбрав ее из меню объекта).
Вы контролируете скорость его движения с помощью правого ползунка и наблюдаете, как он деформируется.
Некоторые простые элементы управления позволят вам добавить больше визуальных элементов
Углы обзора можно настроить, нажав левую, среднюю или правую кнопку и перетащив мышь, или из меню «Камера», в котором также доступны некоторые другие настройки, такие как цвет фона или графический режим.
Примечательное упоминание: Physion
Physion выглядит как интересный проект и великолепное программное обеспечение, позволяющее моделировать физику гораздо более красочно и увлекательно, чем позволяют приведенные выше примеры. К сожалению, на момент написания у Официальный веб-сайт возникли проблемы, и страница загрузки была недоступна.
Судя по видеороликам на YouTube, Physion, должно быть, стоит установить, как только появится линия загрузки. А пока мы можем просто насладиться этим демо-видео.
Есть ли у вас еще любимые приложения для моделирования/демонстрации/обучения физики для Linux? Поделитесь с нами в комментариях ниже.
