Использование компьютерного моделирования в молекулярной физике

Февраль 12th, 20141:07 пп

0


Использование компьютерного моделирования в молекулярной физике

Информационные технологии являются отличным инструментом в преподавании школьной программы и физика не является исключением. Поэтому лучшим решением использование информационных технологий является компьютерное моделирование, поскольку оно подходит для лучшего понимания физических явлений.

В этом случае мы создаем модели, с помощью которых можно отразить реальные физические явления, которые мало кто видел, и без каких-либо приборов снять измерения. Это практически использовать, как в школе перед учениками, так и в научной деятельности, если условия в моделировании сильно совпадают или идентичны реальным.

В молекулярной физике использования компьютерного моделирования сводится, в основном, к построению графиков. Это обусловлено тем, что в научной работе нужны только данные для расчетов, а воспроизведение самого явления для них необязательна.

Используя компьютерное моделирование, для создания различных программ тратится разное количество времени и разная мощность ЭВМ. Так, для построения программы, которая по данным строила график, нужно 1-2 часа. работы и подойдет домашний компьютер. Для построения программы, которая бы проводила расчеты, моделировала не реальные, а максимум идеальные, условия, нужно 6-7 дней и домашний компьютер. Но для построения программы, которая бы показывала модель, идентичную реальной (учитывая все аспекты реального явления), нужно гораздо больше времени (даже 1 год может не помочь) и быстродействующий компьютер, который должен быть гораздо мощнее домашний.

Как мы уже упоминали ранее, компьютерное моделирование в молекулярной физике, в большинстве случаев, сводится к тому, чтобы снять показания, а не промоделировать данное явление на молекулярном уровне. Потому что для ученых главное результат, а не модель явления. И для людей, которые мало знакомы с физикой, данные ни о чем не расскажут. Для них более информативным является моделирование на молекулярном уровне, которое показывает образование и распад молекулярных связей.

Так, для всех людей мы разрабатываем программу, которая бы продемонстрировала молекулярные связи и их изменение, то есть образования и разрушения, при фазовых переходах.

В молекулярной физике компьютерное моделирование используется только для построения графиков, то есть для людей, которые очень хорошо знают физику. Другие люди не совсем поймут то, что показано на графиках.

При дальнейшем исследовании ученые смогут показать фазовые переходы некоторых настоящих веществ, а не только безликой. Потом сможет еще и записывать данные о молекулах для построения графиков. А еще дальше наша программа сможет, не только показать фазовые переходы известных веществ, но и сможет, с определенной точностью, спрогнозировать фазовые переходы еще неизвестных веществ.

Авторы:

Бугера А.И., Беркещук М.В. Компьютерное моделирование фазовых переходов // Каменец-Подольский национальный университет имени Ивана Огиенко. Физико-математические науки. — Выпуск 10. — Каменец-Подольский, 2013. — 265 с.