12 Naučno-tehničke i obrazovne aplikacije
Zbog primjene BHLD2-a u školama i fakultetima, na CD su uključeni i mnogi obrazovni programi, kao i programi korisni inženjerima, đacima i studentima.
12.1 Programi za električne sklopove
12.1.1 Crtanje električnih šema: Geda GSchem
GNU EDA je skup aplikacija za crtanje električnih kola, štampanih ploča i analizu električnih kola. Uz BHLD dolazi program kojim je moguće nacrtati široku lepezu električnih šema. Uvod u rad s ovim programom biće objašnjen uz program Easyspice
12.1.2 Analiza električnih kola: ngspice
Ovo je moćan simulator linearnih i nelinearnih električnih kola. Nastao je iz više različitih programa za simulaciju digitalnih i analognih kola, od kojih je napoznatiji Berkeley SPICE3. Podržava interaktivni rad i čitanje opisa kola iz datoteke. Evo jednog primjera datoteke sa opisom kola u SPICE formatu
PROSTI RC FILTER
VS 1 0 AC 1 SIN(0VOFF 1VPEAK 2KHZ)
R1 1 2 1K
C1 2 0 0.032UF
.AC DEC 5 10 10MEG
.TRAN 5US 500US
.PRINT AC VM(2) VP(2)
.PLOT AC VM(2) VP(2)
.PRINT TRAN V(1) V(2)
.PLOT TRAN V(1) V(2)
.END
Primijetite da opis počinje naslovom a da je svaka od komponenti određena prvim slovom (C kondenzator, D dioda, E,F,G,H zavisni izvori, I strujni izvor, J FET, K spregnuti induktivitet, L induktivitet, M Mosfet, Q bipolarni tranzistor, R otpornik, T,O,U prijenosni vodovi, S,W prekidači, V naponski izvori, Z MESFET, X podkola). Iza imena komponente obično slijede 2 do 4 čvora s kojima je ona povezana, a zatim njena vrijednost ili model. Nakon opisa navode se komande s kojima se pokreće analiza. Imena komandi počinju znakom tačka. Program za analizu kola možemo pozvati sa ngspice -b shema.cir
12.1.3 Easyspice
Easyspice povezuje programe GEDA Gschem i ngspice, čineći simulaciju vizuelno ugodnijom. Za primjer ćete nacrtati jednostavnu pasivnu mrežu. Startajte Easyspice i odaberite opciju File→New Project. Unesite ime projekta, npr probni sklop. Odaberite dugme "Edit the schematic" i to će pokrenuti crtanje šeme u programu Geda Gschem. U ovom programu možete ubaciti komponente u meniju Add→Components, pa odaberite karticu Libraries. Iz Liste Basic devices unesite jedan otpornik tipa resistor-2, kondenzator tipa capacitor-1, uzemljenje gnd-1 iz liste Power rails i naponski izvor tipa vpulse-1 iz liste Spice simulation elements. Zatim pređite na meni Edit odabravši opciju Rotate 90 mode i rotirajte potrebne komponente, te ih rasporedite na ekranu. Sada kliknite na dugme alatne trake Add Nets Mode i iscrtajte šemu. Desnom tipkom miša nad svakom komponentom odaberite opciju Edit, pa unesite u atributima refdes imena komponenti (C1, V1 i R1) a u poljima atributima value njihove iznose. Za otpornik unesite 2.7K, za kondenzator 5N, a za izvor (različite analize)
dc 1 ac 2 pulse 0 1 10n 10n 100n 1u 2u
I linijama dajte imena desnom tipkom miša, pa izmjenom vrijednosti atributa netname. Snimite šemu.
Sada u Easyspice kliknite na "Create the netlist" dugme. Dugmetom Show the Netlist možete vidjeti dobijeni SPICE model.
Na karticama op, dc, ac, noise, tran, tf, param, plot, možete računati radnu tačku, obaviti istosmjernu analizu, analizu zavisnu od frekvencije, analizu šuma, analizu prijelaznog procesa u vremenu, računati prijenosnu funkciju, parametrijsku analizu ili crtati rezultate. Rezultate ovih analiza dobijate na kartici Spice-output view, a za analizu radne tačke možete dobiti napone pojedinih čvorova nazad u šemi. Nakon što je obavljena neka od simulacija, možete otići na karticu Plot i u polje Y axis unijeti vrijednost koja se crta, na primjer V(n2), napon čvora n2, te kliknuti na dugme Plot. Na slici je dat primjer analize prijelaznog procesa.
12.1.4 Ksimus
Ksimus simulira digitalne sklopove i više je namijenjen obrazovanju nego profesionalnom dizajnu. Povezivanje komponenti je dosta jednostavno. U primjeru je data mreža sastavljena od dva dugmeta, dvije LED lampice i jednog RS flip flopa.
Izborom meni opcije Execute→Start možete vidjeti kako se ovaj flip flop ponaša zavisno od ulaza. Program poznaje standardna osnovna digitalna kola kao i jednostavne ulazne i izlazne uređaje.
12.2 Matematički programi
Kao što mu i samo ime kaže, s računarom se računa. Uz BHLD dolazi nekoliko programa koji će biti korisni za razne matematičke operacije.
12.2.1 Maxima i wxmaxima
Maxima je moćan program za matematiku s kojim se mogu obavljati simboličke i numeričke operacije. Uz program Maxima dodan je program wxMaxima koji ima ugodniji pristup radu. Slijedi nekoliko najčešćih matematičkih problema koji se mogu rješavati ovim programom. Program wxMaxima se nalazi u Kmenu Zabava i obrazovanje→Matematika
Za razliku od programa Maxima u wxMaxima možete funkcije pozivati iz menija i nije obavezan znak tačka-zarez na kraju.
Aritmetika u programu Maxima
Prije svega, možete koristiti program kao kalkulator proizvoljne preciznosti. U unosnu liniju unesite na primjer
20!+8/3
Dobićete odgovor u formi razlomka
7298706024529920008/3
Posljednji rezultat se može dobiti znakom % a proizvoljni međurezultat oznakom reda, na primjer %o4.
Maxima skraćuje razlomke i vraća rezultate u racionalnom obliku. Ako vam je potrebna približna vrijednost u pokretnom zarezu možete navesti float funkciju, na primjer,
float(%)
Nekoliko najčešćih konstanti u programu Maxima su %e, %pi, %phi (zlatni presjek),%i(imaginarna jedinica ), inf( plus beskonačno), minf (minus beskonačno), infinity (kompleksno beskonačno)
Probajte:<<BR>> sin(%pi/2) + cos(%pi/3)+tan(%pi/3) * cot(%pi/3)+sqrt(2)-log(%e);
12.2.1.1 Definisanje funkcija i varijabli
Varijable se dodjeljuju dvotačkom. Probajte
a:7; b:10;
a2+b3;
Rezultat bi trebao biti 1049.
Funkcije se dodjeljuju znamok := Probajte
f(x):= x^2 -x + 1;
f(3);
f(a);
f(b);
12.2.1.2 Simbolički račun
Funkcijom factor možete rastavljati brojeve ili polinome na faktore. Probajte
factor(20!);
factor(x^3 + 2*x+3);
Suprotna faktorizaciji je ekspanzija izraza, na primjer
expand((x+8)^3);
Sada probajte naredne tri naredbe za pojednostavljenje racionalnih izraza, pojednostavljene trigonometrijskih izraza i ekspanziju trigonometrijskih izraza
ratsimp((x^2-1)/(x+1));
trigsimp(2*cos(x)2 + sin(x)2);
trigexpand(sin(2*x)+cos(2*x));
Moguće je tražiti i granične vrijednosti, izvode i integrale. Probajte primjere koji traže graničnu vrijednost, prvi izvod, peti izvod, neodređeni, određeni integral i razvoj u Tajlorov red iste funkcije.
limit(2*(x^2-4)/(x-2),x,2);
diff(2*(x^2-4)/(x-2),x);
diff(2*(x^2-4)/(x-2),x,5);
integrate(2*(x^2-4)/(x-2),x);
integrate(2*(x^2-4)/(x-2),x,0,2);
taylor(2*(x^2-4)/(x-2),x,0,2);
Za rješavanje jednačina i sistema koristi se funkcija solve:
solve(2*(x^2-4)/(x-2),x);
solve(x^3=1,x);
trigsimp(solve([cos(x)2-x=2-sin(x)2], [x]));
solve([x - 2*y = 14, x + 3*y = 9],[x,y]);
12.2.1.3 Crtanje funkcija
Moguće je i crtati funkcije. Funkcije jedne promjenjive se crtaju iz menija ili komandom:
wxplot2d([2*(x^2-4)/(x-2)], [x,-5,5]);
Funkcije dvije promjenjive se crtaju komandom
wxplot3d(x2+y2, [x,-5,5], [y,-5,5]);
12.2.2 Kalkulator: KCalc
Kcalc je praktični prosti ili naučni kalkulator, koji po želji može da ima dugmad sa matematskim funkcijama, brojnim sistemima, statistikom i specijalnim konstantama, koji se aktiviraju iz menija Postavke.
12.2.3 bc
Ako vas interesuje samo račun iz komandne linije, a želite da računate s proizvoljnom preciznošću, možete pokrenuti bc. On poznaje osnovne matematičke operacije +,-,*,/,^ (stepenovanje) kao i interni jezik sličan C-u za definisanje funkcija. Prije upotrebe postaviti broj decimala na npr 10 komandom unutar bc
scale=10
Sada možete unijeti izraz, npr
2000/(8^12+112)
Iz bc se izlazi komandom quit
12.2.4 gnuplot
Za crtanje grafika funkcija koristi se program GNU Plot. Kada ga pokrenete, otkucajte u njemu komandu
plot sin(x)
i otvoriće se novi prozor s grafikom funkcije.
12.2.5 Kmplot
I ovo je specijalizovani program za crtanje grafika funkcija. Klikom na dugme na alatnoj traci Novi crtež funkcija možete unijeti analitički oblik funkcije koju želite nacrtati.
1.2.6 Geometrija: kig
Jedna od najstarijih grana matematike, euklidska geometrija, dobila je svoju verziju i na Linuxu. Program kig (ineraktivna geometrija) omogućava konstrukciju raznih likova koristeći različite parametre, npr kružnica kroz tri tačke, ili s navođenjem centra i duži koja predstavlja prečnik itd.
Geometrijske likove možete generisati koristeći opciju Objekti i zatim izabrati određeni lik ili korištenjem alatnih traka s lijeve i desne strane.
12.2.7 Programi za učenje osnova matematike kpercentage i kbruch
Za osnovce, program kbruch može pomoći u vježbi operacija s razlomcima. Program posjeduje veći skup pitanja iz oblasti sabiranja razlomaka, poređenja razlomaka, pretvaranja oblika razlomaka i rastavljanje na faktore.
Slično, Kpercentage pomaže u učenju procentnog računa.
12.3 Astronomija i geografija
Svemir i daleke zemlje ove planete. Šta može više privući vašu znatiželju? Ali, ako su vam ovi regioni nedostižni, možete ih sebi predočiti zanimljivim kompjuterskim programima.
12.3.1 Pregled sunčevog sistema: Celestia
Celestia je interaktivni modeler Sunčevog sistema i okoline. Zamislite da vas interesuje kako izgleda Jupiterov mjesec Calisto. Kada startate program Celestia, odaberite Navigation→Celestial Browser, u stablu odaberite Sol pa Jupiter pa Callisto i desnom tipkom miša otvorite meni i u njemu odaberite Goto. Kada se pojavi slika željenog mjeseca možete ga desnom tipkom miša rotirati.
12.3.2 Planetarijum: Kstars
Kstars vam dočarava pogled na zvjezdano nebo. Pri prvom startu pojavljuje se čarobnjak u kome možete odabrati lokaciju, npr Sarajevo i zatim u meniju Vrijeme→Podesi vrijeme na Sada i Pokazuje na → Zenit. Uz pomoć ovog programa, lakše ćete prepoznati sazvježđa i zvijezde.
12.3.3 KWorldClock
Kworldclock je program koji pokazuje koji dio svijeta je trenutno pod dnevnim svjetlom, a gdje je trenutno noć. Takođe pokazuje trenutno vrijeme u području gradova oko svijeta. Možete dodati zastave na mjesta na mapi. One nemaju funkcionalnost, jednostavno vam pomažu da locirate interesantna mjesta.
12.3.4 Kgeography
Provjerite svoje znanje geografije ovim programom. Nakon izbora mape, možete pristupiti testovima pogađanja države na mapi, glavnih gradova, i zastava.
12.4 Program za hemiju: Kalzium
Kalzium je unaprijeđeni periodni sistem elemenata. Za razliku od periodnog sistema koji krasi zidove hemijskih kabineta, sa ovim periodnim sistemom možete gledati i agregatno stanje u zavisnosti od temperature, fotografije elemenata, računati mase molekula (kartica izračunaj) ili pratiti kada su elementi otkriveni.
12.5 Programi za učenje stranih jezika
KLettres je aplikacija dizajnirana za učenje slova i slogova. Korisnik može biti dijete od dvije i po godine ili odrasla osoba koja želi učiti osnove stranog jezika.
KLatin je program za provjeru znanja latinskog jezika. Postoje tri sekcije u kojima se mogu provjeriti različiti aspekti jezika. To su rječnik gramatika i testiranje glagola.
Programom Kverbos možete učiti oblike španskih glagola. Program predlaže glagol i vrijeme, a korisnik unosi razne oblike. Program ispravlja korisnički unos i daje odgovore. Korisnik može mijenjati listu glagola, a program može praviti samostalno listu oblika glagola.
KVocTrain je KDE program koji vam pomaže da uvježbavate rječnik kada učite strani jezik. Možete kreiratio vlastite datoteke s riječima koje vam trebaju.
,
12.6 Testiranje uz pomoć programa Keduca
Program Keduca omogućava nastavnicima da sastavljaju testove na koje učenici ili studenti treba da odgovore. Testovi su tipa višestrukog izbora.
Nastavnik kada sastavlja test pokreće program Keduca uređivač u kome može započeti novi test ili nastaviti postojeći. Po unosu naziva jezika testa i njegove kategorije, izborom opcije Izmijeni→Dodaj možete unijeti pitanje po pitanje. Najprije unosite tekst pitanja, a zatim netačne i tačne odgovore.
Kada ste unijeli sva pitanja, snimite datoteku s ekstenzijom .edu
Sada učenik ili student može da pokrene program keduca i iz menija Datoteka može da otvori test koji ste kreirali..