Применение методов автоматизации при расчете высоты предметов

Бюджетное общеобразовательное учреждение

Муниципального образования Динской район

«Средняя общеобразовательная школа №31»

Применение методов автоматизации при расчете высоты предметов.

Проектная работа.

(практическое дополнение к работе «Измерения на местности»)

Работу выполнила

Паремузян Ангелина

ученица 9а класса

Руководитель проекта

учитель информатики

Стоноженко Н.В.

Ст-ца Старомышастовская

2018 год

Содержание

Введение……………………………………….....………………………… 2

Подготовительная часть..………………………..………………………… 3

Практическая часть……………………………....………………………… 9

Заключение………………………………………....……………………… 15

Список источников……………………………...………………………… 16

Введение.

Автоматизация — одно из направлений научно-технического прогресса, использующее саморегулирующие технические средства и математические методы с целью освобождения человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов, изделий или информации, либо существенного уменьшения степени этого участия или трудоёмкости выполняемых операций.

Целью работы будет показать полезность и эффективность применения методов автоматизации для решения практических задач.

В ходе работы будет решена задача расчета высоты предмета на основе длины солнечной тени. Будут применены такие инструменты как ЭВМ и язык программирования Pascal, что позволит решить не только поставленную задачу, но также получить новые знания в таких областях как математика, астрономия, программирование.

Подготовительная часть.

        Для измерения высоты предмета нам необходимы некоторые исходные данные.

[pic 1]

Длину солнечной тени ВС можно измерить вручную. Тогда для нахождения высоты предмета AB (в частности дерева как на рисунке выше) нам достаточно знать угол ВСА. Тогда высоту можно вычислить по формуле:

H=AB = BC * tg(BCA),

так как тангенс угла равен отношению противолежащего катета к прилежащему (известно из базового курса геометрии).

Угол ABC – это так же угол возвышения Солнца (Солнце здесь и далее в работе будем писать с заглавной буква, так как имеется ввиду не какой-то эфемерный, а вполне конкретный астрономический объект, звезду Солнце).

Для нахождения этого угла с древних времен используется инструмент – гипод (по сути своей это солнечные часы, с нанесенными на циферблат шкалами).

[pic 2]

Но такой метод обладает довольно большой погрешностью измерений. Более продвинутые инструменты, такие как квадрант, секстант, астролябия, теодолит обладают большей точностью, но все они механические, и в случае теодолита - дорогостоящие. Мы же будем использовать алгоритм, который не требует от человека никаких манипуляций, кроме ввода даты и времени, а так же обеспечивает точность определения положения Солнца не более одной угловой минуты (это 1 ⁄ 21 600 доля окружности). Для сравнения – это 5 рублевая монета на расстоянии чуть менее 100 метров.

Недостаток знаний в математике и астрономии компенсируем работой шведского исследователя Пауля Шляйтера (Paul Schlyter ), который опубликовал статью и пояснение алгоритма на своем сайте в 90е годы прошлого века. Он же в свою очередь использовал результаты работы финских астрономов Т. ван Фландерна и К. Пулккинена («Формулы низкой точности для положений планет», опубликованной в Astrophysical Journal Supplement Series, 1980) округлив точность до указанной выше. Существуют и гораздо более точные алгоритмы, но работающие на тех же принципах. Например, коллектив ученых из The Plataforma Solar de Almería  (центр исследования солнечной энергии в Испании) предложили в 2001 году специальную оптимизацию для языка программирования С++, которая дает точность в половину угловой минуты. Взять исходники можно с их же сайта по ссылке http://www.psa.es/sdg/sunpos.htm.