Использование моделирования в физических системах

● Те хник а лы қ ғ ылымдар
Kuatbekov B.N., Abylova M.K.
Calculating the flow rate of fluid flow to a multilateral horizontal wells type crosscut
Summary.The analysys of research effect of coefficients filtering to debit stack shaped multiparreled horizontal
well’s (HS) based on the finite element modelling is shown. The effect of permeability coefficients for horizontal well’s
drift has been analysed. The effect of coefficients to debit drift shaped multiparreled HS and productivity inclined
transversely isotropic formation has been invectigared.
Key words: finite element method, horizontal well, liquid, filtration, debit.
УДК 621.039.8
Г.Т. Тугелбаева, Г.Ж. Мусабекова, Б.А. Тойшыбекова
(Казахский государственный женский педагогический университет,
Алматы, Республика Казахстан)
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ В ФИЗИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
Аннотация. В статье рассмотрено создание модели физических систем с использованием пакета MS
Excel для изменения массы радиоактивных изотопов и определение расчета.
Ключевые слова: радиоактивные изотопы, период полураспада; моделирование.
Исторические первыми моделями как заместителями некоторых объектов были, несомненно,
символические условные модели. Ими является языковые знаки. Следующим этапом развития
моделирования можно считать возникновение знаковых числовых обозначений. Дальнейшее
развития знаковых моделей связано с возникновением письменности и математической символики.
Значительное развитие моделирование получает в древней Греции в V - III вв. до н. э. было
создана геометрическая модель Солнечной системы, врач Гиппократ для изучения человеческого
глаза воспользовался его физической аналогичной моделью - глазом быка, математик Евклид создал
учение о геометрическом подобии.
Первый шаг в развитии учения о подобии при физическом моделировании был сделан И.
Ньютоном (1643 - 1727), который сформулировал условия подобия механических явлений. Далее
развитие длительное время шло путем определения частных условий подобия для явлений только
определенной физической природы - работы И. Кулибина (1735 - 1818) и Л. Эйлера (1707 - 1783) в
области строительной механики, В. Л.Кирпичева (1845 - 1913) в области упругости и др. [2].
Технология компьютерного моделирования широко используются в настоящее время.
Компьютерное моделирование является одним из эффективных методов изучения сложных систем.
Слово «модель» произошло от латинского слова «modulus», обозначает «мера», «образец».
Модель – материальный или абстрактный объект, имеющий сходство в определенных
отношениях с оригиналом и служащий для исследователя средством фиксации известной и
получения новой информации о нем (об оригинале).
Физика - наука, в которой математическая моделирование является важным методом
исследования. Сегодня кроме теоретической и экспериментальной физики можно выделить третий
раздел - вычислительную физику. Существует большие возможности моделирования физических
задач в среде MS Excel.
Прикладная программа MS Excel 2007, которая является одним из компонентов Microsoft Office
2007, предназначена для работы с электронными таблицами и данных и их автоматизированной
обработки. К данным относятся: число, даты, время суток, текст или символьные данные, формулы
или различные функций финансового анализа. [1].
Электронные таблицы, первоначально использовавшиеся для финансовых расчетов, все шире
применяются для сложных многошаговых технических расчетах. Применение электронных таблиц в
сфере физики может сократить время при проведении однотипных расчетов, при выполнении
лабораторных работ, где требуется рассчитывать один и те же физические величины для несколько
опытов.
ҚазҰТУ хабаршысы №2 2015
53
● Те хни че ск ие науки
Способы создания моделей различны: физические, математические, физико - математическое.
Для решения поставленных нами задач мы применили физико-математическое
моделирование, которое соединяет в себе элементы и физического и математического
моделирования.
Пакет MS Excel использовали для расчета массы некоторых радиоактивных изотопов по
закону радиоактивного распада
где : t – время распада;
T – период полураспада;
m – масса изотопа;
m0 - начальная масса изотопа.
На рис. 1 представлены расчет массы радиоактивного изотопа карбона в зависимости от
времени. Начальная масса m0 =5 г;
Период полураспада радиоактивного изотопа карбона T=20 минут.
Рис. 1. Изменение массы радиоактивного изотопа карбона масса в зависимости от времени.
Как видно из рисунка 1, масса карбона с увеличения времени уменьшается экспоненциально.
За время равно периоду полураспада, (т.е Т = 20 мин) масса исходного материала уменьшается в два
раза (в начале было взято 5 г карбона, в конце остается 2,5 г).
На рис. 2 представлены расчет массы радиоактивного изотопа кобальта в зависимости от
времени. Начальная масса m0 =10 г; Период полураспада радиоактивного изотопа карбона
T=5,3 года .
54
№2 2015 Вестник КазНТУ
● Те хник а лы қ ғ ылымдар
Рис. 2. Изменение массы радиоактивного изотопа кобальта в зависимости от времени.
Как видно из рисунка 2. масса кобальта с увеличения времени также уменьшается
экспоненциально. За время равное периоду полураспада, (т.е Т = 5,3 года) масса исходного материала
уменьшается в два раза (в начале было взято 10 г карбона, в конце остается 5,00 г).
Таким образом моделирование превращается в один из универсальных методов и широко
применяемнятся для определения параметров характеризующих основное состояние физических
системы и во всех современных науках, как естественных, так и технических.[3]
ЛИТЕРАТУРА
1. Гарнаев. А.Ю. Использование MS Excel и VBA в экономике и финансах / А. Ю. Гарнаев. - СПб: БХВ Санкт - Петербург, 2000 - 336 с.
2. Лебедев А.Н. моделирование в научно - технических исследованиях / М.: Радио и связь 1989 г. 224 с.
3. Венков В. А. Теория подобия и моделироваия / М: Высшая школа 1986 г. 480 с.
4. Ехонович А. С. Справочник по физике и технике. — М. Просвещение, 1983.
5. Широков Ю. М., Юдин Н. П. Ядерная физика. — М.: Наука,1980.
6. Справочник по элементарной физике / под ред. В. А. Лободюка. — К.: Наукова думка, 1975.
REFERENCES
1. Garnayev. A.YU. Use of MS Excel and VBA in economy and finance / A. Yu. Garnayev. - SPb: BHV - St.
Petersburg, 2000 - 336 with.
2. Lebedev A.N. modeling in scientifically - technical researches / M.: Radio and communication of 1989 of 224
pages.
3. Wreaths V.A. Theory of similarity and modelirovaiya/M: The higher school of 1986 of 480 pages.
4. Ekhonovich A. S. Reference book on physics and equipment. — M. Education, 1983.
5. Shirokov Yu. M., Yudin N. P. Nuclear physics. — M.: Science, 1980.
6. The reference book on elementary physics / under the editorship of V. A. Lobodyuk. — To.: Naukova
thought, 1975.
ҚазҰТУ хабаршысы №2 2015
55
● Те хни че ск ие науки
Тугелбаева Г.Т., Мусабекова Г.Ж., Тойшыбекова Б.А.
Физикалық жүйелерде модельдеуді қолдану
Түйіндеме. Мақалада физика саласында MS Excel кестелік бағдарламасын қолданып радиоактивті
изотоптың радиоактивті ыдырау заңы бойынша өзгерісі анықталды.
Негізгі сөздер: радиоактивті изотоп, жартылай ыдырау периоды; модельдеу.
Г.Т. Тугелбаева, Г.Ж. Мусабекова, Б.А. Тойшыбекова
Использование моделирование в физических системах
Резюме. В статье с помощью программы MS Excel определятся изменения радиоактивного изотопа через
закон радиоактивного распада.
Ключевые слова: радиоактивные изотопы, период полураспада; моделирование.
Tugelbaeva G.T., Mussabekova. G.Zh., Toishibekova B.A.
Use modeling in physical systems
Summary. In article by means of the MS Excel program changes of a radioactive isotope will be defined by the
law of radioactive decay.
Key word: radioactive isotopes, half-life period; modeling.
УДК 628.1
Башир Мохаммад, Н.В. Сидорова
(Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева
Алматы, Республика Казахстан, e.mail Sidorova [email protected])
ВОДА ДЛЯ ЗАТВОРЕНИЯ БЕТОНА И КАК СРЕДА ДЛЯ БЕТОННЫХ СООРУЖЕНИЙ
Аннотация. Вода как среда для бетона играет гораздо большую роль, чем вода для затворения. Она
должна иметь определенные свойства и отвечать техническим требованиям по качеству, а также не ухудшать
качественные характеристики бетона.
Ключевые слова: бетонная смесь, композиционный материал, качество воды, мутность, жесткость,
солесодержание, коррозия бетона.
Вода как среда для бетона играет гораздо большую роль, чем вода как материал для затворения.
Бетон (от фр. bйton) — искусственный каменный строительный материал, получаемый в
результате формования и затвердевания рационально подобранной и уплотнённой смеси, состоящей
из вяжущего вещества (цемент или др.), крупных и мелких заполнителей, воды.
Бетон представляет собой композиционный материал, состоящий из грубой гранулированного
материала (совокупного или наполнителя), встроенные в жесткий матрицы материала (цемента или
связующего), которая заполняет пространство между частицами заполнителя и клеи их вместе.
Известен более 6000 лет (Междуречье), широко использовался в Древнем Риме. После падения
Римской империи рецепт изготовления бетона был забыт на тысячу лет. Современный бетон на
цементном вяжущем веществе известен с 1844 года (И. Джонсон). Патент на портландцемент
получил в 1824 году Джозеф Аспдин; патент на «римский цемент» получил в 1796 году Джеймс
Паркер. Лидерами в производстве бетона являются Китай (430млн м3 в 2006г.) и США (345млн м3 в
2005г. и 270млн м3 в 2008г.) В России в 2008г. было произведено 52млн м3.[1]
“Вода”- cочетание воды с цементирующим материалом образует цементное тесто в процессе
гидратации. Цементная паста склеивает составляющие части бетона вместе, заполняет пустоты
внутри него, и делает его более свободным.
Низкое соотношение вода-цемент дает более жесткий, более прочный бетон, а большее
количество воды делает его свободно-текучим. Природная, неочищены, вода используется для
изготовления бетона и может вызвать проблемы при изготовлении или
возникновении
преждевременного выхода из строя бетонной конструкции.
Гидратация включает в себя множество различных реакций, часто происходящих в одно и тоже
время. Когда реакции протекают, продукты процесса гидратации цемента постепенно связываются
56
№2 2015 Вестник КазНТУ