Congratulation from Internet Conference!
Hello
ТРИВИМІРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ КРИСТАЛІЧНИХ ҐРАТОК ЗАСОБАМИ OPENSCAD
15.11.2022 11:39
[1. Information systems and technologies]
Author: Буркут Б.Д., викладач хімії, біології та екології, Чернівецький фаховий коледж технологій та дизайну, м. Чернівці; Савчук-Баловсяк Г.Д., викладач фізики та астрономії, Вище професійне училище № 3, м. Чернівці; Савчук Т.Д., вчитель географії, Мамаївський НВК № 1, с. Мамаївці, Чернівецька обл.
У сучасних умовах моделювання кристалічних ґраток різноманітних речовин широко використовується під час вивчення курсів фізики, хімії та географії. Часто застосовуються об’ємні (тривимірні, 3D) моделі кристалічних ґраток, оскільки такі моделі краще сприймаються здобувачами освіти, що дозволяє детальніше вивчити будову кристалічних ґраток. Проте, матеріальні тривимірні моделі не завжди є доступними, а програмні моделі розроблені не для всіх видів кристалічних ґраток і часто є платними [1]. Тому актуальним завданням є створення власних 3D моделей кристалічних ґраток, які можливо модифікувати. З метою ефективної побудови таких моделей у даній роботі запропоновано використати програмне забезпечення OpenSCAD [2].
OpenSCAD є поширеною і вільно розповсюджуваною (за ліцензією GNU GPL) системою автоматичного проектування (САПР), яка призначена для побудови твердотільних тривимірних (3D) моделей об’єктів. В OpenSCAD тривимірні моделі будуються за допомогою програмного коду (скрипту), що дозволяє точно в масштабі відтворити розміри об’єктів. У режимі конструктивної суцільної геометрії (Constructive Solid Geometry– CSG) геометричні фігури (примітиви) будуються командами «cube» (паралелепіпед), «sphere» (сфера), «cylinder» (циліндр), «polygon» (полігон) та ін. Перетворення фігур виконується за допомогою функцій «difference» (різниця фігур), «translate» (зсув), «rotate» (поворот) та ін., а колір об’єкта встановлюється функцією «color».
Розглянемо можливості програми OpenSCAD при створенні моделей кристалічних ґраток на прикладі Натрій хлориду (NaCl) з кубічною гранецентрованою ґраткою (рис. 1). Елементарна комірка NaCl є кубом, довжина якого (постійна кристалічної ґратки) a = 5.6402 ∙ 10-10 м [3]. Така модель NaCl може застосовуватися, наприклад, у фізиці – при ознайомленні з структурою кристалів, у хімії – при вивченні електрохімічної дисоціації, кристалохімії та будови речовини; в географії – при дослідженні будови мінералів (наприклад, мінералу галіт, з якого практично повністю складається видобувна кам'яна сіль).
Рис. 1. Тривимірна модель елементарної комірки іонної кристалічної ґратки NaCl [3]; червоними сферами показано іони Na+, синіми сферами – іони Cl-; розміри вказано у пікометрах
В програмі OpenSCAD тривимірна модель елементарної комірки NaCl з урахуванням її розмірів (рис. 1) створюється за допомогою такого коду (рис. 2). Іони натрію (Na+) і хлору (Cl-) будуються як сфери, а зв’язки між ними будуються як циліндри. При цьому використовується кулестержнева модель, тому для кращої візуалізації радіуси іонів вибрано меншими за реальні.
Рис. 2. Фрагмент лістингу коду для побудови 3D моделі елементарної комірки NaCl
Поверхня об’єктів моделі будується як множина полігонів (трикутників). При цьому враховуються такі спеціальні змінні, як «$fa» – мінімальний кут між вершинами об’єкту та «$fs» – мінімальний розмір полігона. Деталізація моделі зростає при зменшенні значень змінних «$fa» та «$fs».
Таким чином, програма OpenSCAD дозволяє будувати 3D моделі кристалічних ґраток різноманітних речовин, які доцільно використовувати під час викладання фізики, хімії та географії. Розроблені 3D моделі можна переглядати у різних режимах, а також роздруковувати на 3D принтерах.
Література
1. Sketchfab. URL: https://sketchfab.com/tags/nacl.
2. OpenScad. The Programmers Solid 3D CAD Modeller. URL: http://www.openscad.org.
3. Пінчук С. І., Чигиринець О. Е. Хімія твердого тіла: підручник. – Київ: Видавничий дім АртЕк, 2018. – 124 с.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter
Another articles in this section
-
МЕТОД СТВОРЕННЯ ВІДМОВОСТІЙКИХ БАЗДРОТОВИХ СИСТЕМ У СУЧАСНИХ ВИРОБНИЦТВАХ
31.10.2022 17:13 -
PROJECT MODELS OF DEVELOPING THE DISTRIBUTIVE CHANNELS AND NETWORKS
16.11.2022 23:23 -
ЗАСТОСУВАННЯ АПАРАТУ НЕЧІТКОЇ ЛОГІКИ ПРИ СТВОРЕННІ АПАРАТНО-ПРОГРАМНИХ ЗАСОБІВ ВИЯВЛЕННЯ КОМП’ЮТЕРНИХ АТАК
16.11.2022 16:31 -
СУЧАСНІ ПРИСТРОЇ ТА ТЕХНОЛОГІЇ ІДЕНТИФІКАЦІЇ ОСОБИ
16.11.2022 13:33 -
РОЗПІЗНАВАННЯ ЗОБРАЖЕНЬ ОСНОВІ МЕТОДІВ ОБЧИСЛЮВАЛЬНОГО ІНТЕЛЕКТУ
16.11.2022 13:29
Сonferences
Conference 2024
Conference 2023
Conference 2022
Conference 2021
