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Willkommen zu natürlichen Simulationen

Wir können JavaScript und ProcessingJS verwenden, um Simulationen von Naturphänomenen zu erstellen, wie zum Beispiel fallende Blätter oder einen Waldbrand. Bei Simulationen werden oft Konzepte wie Zufall, Rauschen, Vektoren, Kräfte, Winkelbeschleunigung und Teilchensysteme verwendet. In dieser Unterrichtseinheit überlegen wir, wie Dinge in der realen Welt funktionieren und wie wir sie in Code umsetzen können! Erstellt von Pamela Fox

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Video-Transkript

Die Welt ist ein schöner Ort. Manchmal gehen wir nach draußen und erfreuen uns einfach an ihr. Ein anderes Mal, weil wir Programmierer sind und wir gerne alles programmieren, gehen wir raus, lassen uns inspirieren und rennen dann nach Hause, um etwas aus der Welt zu programmieren. Sei es ein Blatt, das zu Boden fällt, das sich zu Boden dreht oder vielleicht ist es ein Feuer, das in einem trockenen Wald brennt. Wir können Simulationen von all diesen Dingen programmieren und wir können es hier auf Khan Academy tun. Mit JavaScript, ProcessingJS, und ein bisschen Mathe. In diesem Kurs über natürliche Simulationen werden wir uns überlegen, wie und warum Dinge so funktionieren wie in der realen Welt. Dann finden wir heraus, wie wir sie in Code übersetzen können. Wir werden viele Vereinfachungen machen, denn die reale Welt ist voller Komplexität. Wir müssen diese Komplexität nicht immer modellieren, um eine [Maschinen]simulation zu erreichen. Und der Computer muss das natürlich erst einmal verarbeiten. Wann immer ein Programmierer die Natur simuliert, wird es keine 100%ige Kopie geben. Hey, ich glaube, du wirst wirklich beeindruckt sein, was wir tun können, besonders im Browser. Wir fangen an, indem wir über Zufälligkeit sprechen. Eine Technik, die du wahrscheinlich in deinen Programmen schon verwendet hast. Dann Rauschen, eine ausgefeiltere Form davon. Damit können wir die Bewegung von Objekten modellieren, wie jemand, der sich im Wald verirrt hat, aber die meisten Objekte bewegen sich nicht zufällig. Als Nächstes werden wir Vektoren und Kräfte einführen, die du vielleicht schon im Physikunterricht kennengelernt hast Wir finden heraus, wie man programmatisch Kräfte auf Objekte ausüben kann, damit sie beschleunigen können. Basierend darauf, dass sie von allem, was sie umgibt, geschoben, gezogen und abgestoßen werden. Damit sich unsere Objekte um ihre eigene Achse drehen können während sie sich bewegen, werden wir die Trigonometrie auffrischen und Formeln für die Winkelbeschleunigung finden. Wir können Trigonometrie auch benutzen, um andere Dinge zu modellieren, wie Pendel und Wellen, was ziemlich hypnotisierend sein kann. Zum Schluss werden wir Partikelsysteme erstellen. Viele Objekte, die sich gemeinsam entsprechend ihrer eigenen Eigenschaften bewegen, und den Eigenschaften des Systems. So können wir ein natürliches Phänomen modellieren wie Wasser, Feuer, Rauch. Okay, klingt das nicht fantastisch? Bist du motiviert? Wirfst du Konfetti in die Luft und fragst dich, wie lange es geht, sowas zu programmieren? Ich kenne das Gefühl und du bist fast bereit. Zuerst möchten wir Daniel Shiffman ein großes Lob aussprechen. Daniel ist ein NYU-Professor, der einen Kurs über natürliche Simulationen unterrichtet. Er hat NatureofCode.com geschrieben, ein ganzes Buch darüber. Da er das Buch unter CC lizenziert hat, konnten wir es auf JavaScript umstellen und hier auf Khan Academy veröffentlichen. Somit können wir hier damit lernen. Außerdem gibt es Challenges, bei denen du mitmachen kannst. Ohne Daniels Buch hätten wir diesen spannenden Kurs nicht. Und jetzt: Auf die Plätze, fertig, simulieren!