Михаил Игоревич Карякин - Визуализация механических систем, процессов и явлений: проектные задания с использованием Vpython

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное
учреждение высшего образования
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

М. И. Карякин

Визуализация механических систем,
процессов и явлений:
проектные задания с использованием VPython

Учебное пособие

Ростов-на-Дону – Таганрог
Издательство Южного федерального университета
2021

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

УДК [532.5+539.3]:004.424(075.8)
ББК 22.251+22.253+32.973 я73
К27
Печатается по решению кафедры теории упругости
Института математики, механики и компьютерных наук им. И. И. Воровича
Южного федерального университета (протокол № 9 от 26 апреля 2021 г.)
Рецензенты:
заведующий кафедрой «Теоретическая и прикладная механика»
Донского государственного технического университета,
доктор физико-математических наук, профессор А. Н. Соловьев;
профессор теоретической и компьютерной гидроаэродинамики
Южного федерального университета,
доктор физико-математических наук, профессор М. А.Сумбатян

К27

Карякин, М. И.
Визуализация механических систем, процессов и явлений:
проектные задания с использованием Vpython : учебное пособие /
М. И. Карякин ; Южный федеральный университет. – Ростов-наДону ; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2021. – 244 с.
ISBN 978-5-9275-3827-0

Учебное пособие предназначено для студентов вузов, изучающих современные курсы или разделы курсов, связанные с моделированием явлений, происходящих в деформируемых телах и средах, с использованием математических и компьютерных методов, основанных на динамике частиц и ее приложениях. Оно может
также быть использовано в качестве дополнительной литературы при изучении бакалаврских и магистерских курсов по основам алгоритмизации, программированию,
теоретической механике, математическому моделированию, современным концепциям естествознания и аналогичным дисциплинам.

УДК [532.5+539.3]:004.424(075.8)
ББК 22.251+22.253+32.973 я73

ISBN 978-5-9275-3827-0
© Южный федеральный университет, 2021
© Карякин М. И., 2021

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебное пособие было написано для слушателей курса «Динамика
частиц и ее приложения», реализуемого в Южном федеральном
университете в рамках магистерской программы «Фундаментальная
математика, механика и математическое моделирование», с целью
познакомить их с базовыми возможностями пакета VPython для
визуализации динамических процессов, происходящих в механических
системах. Однако в процессе написания стало понятно, что круг его
потенциальных читателей может быть значительно расширен.
Представленный материал будет полезен изучающим современные
курсы или разделы курсов, связанные с моделированием явлений,
происходящих в деформируемых телах и средах, с использованием
математических и компьютерных методов, основанных на динамике
частиц и ее приложениях. Пособие может быть использовано в качестве
дополнительной литературы при изучении бакалаврских и магистерских
курсов по основам алгоритмизации, программированию, теоретической
механике, современным концепциям естествознания и аналогичных
дисциплин. Изложенный материал позволит обучающимся познакомиться
с широким спектром современных задач математического моделирования,
относящихся к совершенно разным областям человеческого знания – от
объектов микромира до астрономических систем. Объединяющим столь
разнородные сферы науки как раз и являются модели, основанные на
динамике частиц – классическом и подробно изученном разделе механики.
И хотя в данном пособии не будет детально представлен богатый
математический аппарат этой теории, за кадром останутся многие тонкие и
интересные механические факты и явления, автор надеется, что ему
удастся показать, как достаточно традиционные и устоявшиеся идеи и
методы одной науки могут оказаться востребованными и даже привести к
прорывным результатам в другой.
Две главы этого пособия можно считать в каком-то смысле
информационными. Глава 1 «Использование пакета VPython для создания
3D-анимаций» содержит подробное описание основных функций
графической библиотеки и демонстрирует их --">