Использование ГИС-моделей для решения задач по физике раздела "Механика"

Одной из крупнейших задач физики является изучение механического движения тел. При этом, на сегодняшний момент, данная задача требует более глубокой проработки, поскольку данная задача решается уже давно, и ученые довольно глубоко продвинулись в этом вопросе. Однако, до сих пор остаются невыясненными очень много вопросов, как, например, столкновение двух тел, определение траектории разлета двух массивных тел после столкновения и так далее. При этом, специалисты, работающие в данной области могут лишь с хорошей аппроксимирующей точностью и лишь при постановке граничных условий ответить на эти вопросы, но когда вводятся дополнительные факторы, задача становится непосильной.
В настоящее время, с глубоким развитием космических технологий и информационных систем все более широкое распространение получила технология геоинформационных систем (далее – ГИС), которая применяется в землеустройственных, геодезических, экологических, муниципальных и метеорологических работах. Еще одним применением ГИС может оказаться решение физических задач, и, в частности, задач механического движения.
Удобство использования ГИС заключается в том, что в ГИС-моделях, создаваемых с помощью этой системы, можно не заботиться о выборе системы отсчета в том случае, когда изучается механическое движение. Это последнее обстоятельство обуславливается тем, что принцип, используемый в построении данный системы, заключается в триангуляционном методе задавания координат. В связи с этим, ГИС может ответить на вопросы:
- «Что находится в …?»;
- «Где это находится?»;
- «Что изменилось, начиная с …?»;
- «Какие пространственные структуры существуют?»;
- «Что, если …?».
И, несмотря на то, что, все же, эти вопросы подходят больше для решения задач землеустройства и геодезических изысканий, при более детальном анализе информации, выдаваемой ГИС, можно построить такую ГИС-модель, которая позволила бы, если не решить, то хотя бы расширить горизонт решенных вопросов в задаче движения материальных тел.
Поскольку ГИС может точно определять координаты объекта и анализировать ситуацию вокруг объекта, то с помощью этой системы можно проанализировать и результат столкновения двух материальных тел.
Примером возможного решения такой задачи может быть столкновение двух автомобилей, движущихся по искривленной трассе, то есть в многофакторной (искривленная трасса, разная скорость у автомобилей, траектория движения автомобилей) модели аварийной ситуации. При этом, в данном случае, применение ГИС-модели позволяет не заботиться о выборе граничных условий, то есть позволяет рассматривать столкновение без предположений об абсолютно упругом или абсолютно неупругом ударе. Более того, ГИС-модель позволяет рассматривать объект не как точку, а как полноценный объект, что делает ее еще более незаменимой при рассмотрении данных вопросов. Задаваясь начальными координатами объектов, как системой множества точек, в какой-то фиксированный момент времени, а также последующими кротчайшими интервалами фиксации времени, строится модель столкновения двух материальных тел с назначением характеристики «скорость» каждого из объектов до столкновения (в частности, здесь оказывается полезной ГИС «Панорама»). В момент столкновения фиксируются только координаты в той же множественной плоскости, а характеристика «скорость» может быть рассчитана с помощью ЭВМ уже по данным координат, задаваемым ГИС в заданный промежуток времени.
Таким образом, обобщая все вышеописанное, можно сделать вывод о том, что возможности ГИС-моделей не исчерпаны, и, как одно из возможных их применений могут быть физические задачи.