Tarkvara juhendatavad geoloogiad Tinkercad CodeBlocksi tarkvaraga

Kivimite ja kristallide geomeetria mõistmine

Looduses esineb tegelikult palju geomeetrilisi tahkeid aineid. Mineraalkristallid kasvavad korrapärasteks geomeetrilisteks kujunditeks.

Tetraeedrid
Tetraeedriit moodustab korrapäraseid tetraeedrikujulisi kristalle. Seda kirjeldati esmakordselt umbes 1845. aastal Saksamaal ja seda kasutatakse vaseallikana. (Del Court, 2014)

Kuubikud
Eelkõige püriit ehk “lollkuld” moodustab toredaid kristalle. 16. ja 17. sajandil kasutati püriiti varajastes tagarelvades süüteallikana, tekitades sädemeid, kui seda silitati ringikujulise -le. (del Court, 2014) Vismut kipub kasvama ka kuubikutena, mis kasvavad astmeliselt selle keskpunkti suunas, geomeetrias on see nähtus tuntud kontsentrilise mustrina.

Oktaeeder
Magnetiit on tegelikult Maal looduslikult esinevatest mineraalidest kõige magnetilisem. Jälgides magnetiidi külgetõmmet väikeste rauatükkide külge, täheldasid inimesed Hiinas 4. sajandil eKr ja Kreekas 6. sajandil eKr magnetismi. (Del Court, 2014)

Kuusnurkne prisma
Kvartskristallid moodustavad kuusnurkseid prismasid. Pikad prismapinnad moodustavad alati täiusliku 60° nurga ja jagavad valguse spektriks. (Del Court, 2014)
Mis tahes kristalli (tegelikult iga geomeetrilise mustri) geomeetria põhineb kolmel põhiprintsiibil:

• Kuju: See on aluseks.
• Kordamine: See näitab, mitu korda baas-gure on "kopeeritud ja kleebitud".
• Joondus: See on järjekord, mis antakse algse gue koopiatele töötasandil.

Selle tõlkimine Tinkercadi koodiplokkidesse

Neid geomeetrilisi kujundeid on väga lihtne ära tunda ja (meie õnneks) on enamik neist juba Tinkercad CodeBlocksi menüüs Shapes või Primitives eelseadistatud. Uue kujundi valimiseks lohistage see lihtsalt tööalale ja klõpsake simulatsiooni käivitamiseks ja animatsiooni kuvamiseks nuppu Esita.

Primitiivsed kujundid

Mõned geomeetrilised kujundid, mis esmapilgul tunduvad keerulised, on tegelikkuses vaid sama aluse kordumine ja asendi muutmine. Vaatame, kuidas seda Tinkercad CodeBlocksis teha:

Tetraeedrid

1.  Lohistage püramiidiplokk (vormimenüü) tööalale.
2.  Klõpsake ikooni „Ava rohkem valikuid” (paremnool).
3.  Muuda külgede väärtuseks 3 (nii saame 4-tahulise püramiidi ehk tetraeedri).

Kuubikud

1.  Lihtsaim – see on vaid kuubiku või kastiploki (vormimenüü) lohistamine ja kukutamine tööalale.

Oktaeeder

1.  Lohistage püramiidiplokk (vormimenüü) tööalale.
2.  Lisage liigutusplokk (menüü muutmine) ja muutke Z väärtuseks 20 (see nihutab -gure 20 ühikut ülespoole)
3.  Lisage koodi alla uus püramiid.
4.  Lisage pööramisplokk (menüü muutmine) ja pöörake X-telge 180 kraadi.
5.  Lisage rühma loomise plokk (muutmismenüü), mis keevitab mõlemad püramiidid kokku, moodustades 8-tahulise rõnga (oktaeedri).
6.  Kui soovite olla täpsemad, võite lisada lõppu skaalaploki (menüü muutmine) ja muuta Z väärtuseks 0.7, et -gure näeks välja ühtlasem.

Kuusnurkne prisma

1. Lohistage hulknurga plokk (vormimenüü) tööalale.
2.  Klõpsake ikooni „Ava rohkem valikuid” (paremnool).
3.  Veenduge, et suvandi Sides väärtuseks on seatud 6.
4.  Saate lisada skaalaploki (menüü Muuda) ja muuta Z väärtust, kui soovite muuta kuusnurkse prisma pikkust.

https://youtu.be/DAlibpGWiRo

Kordamine

Tinkercad CodeBlocksis -gure'i kordamiseks mitu korda peame kasutama kordusplokki "1" (juhtmenüü). Kuid enne korduse loomist peame looma uue objekti (menüü Muuda):

1.  Esmalt lohistage ja looge uus objektiplokk tööala muutmismenüüst.
2.  Nüüd lihtsalt selle ploki all lohistage juhtmenüüst korduv 1-kordne blokeering.
3.  Valige suvaline kujund (kujumenüüst) ja sisestage see ploki SISSE, korrake 1 korda. Näete, et tükid -t koos nagu pusle.

Kui muudate väärtust “1” mis tahes muule plokikorduse numbrile 1 korda, kopeeritakse -gure nii palju kordi, kui otsustate.
Kuid isegi siis, kui käivitate simulatsiooni, ei ole võimalik näha muudatusi eelviewee, miks? kuna objekte kopeeritakse ja kleebitakse täpselt samasse kohta! (üks teise kohal)… muudatuste nägemiseks tuleb neid korrata ja teisaldada! nagu näeme järgmises etapis.
https://youtu.be/hxBtEIyZU5I

Joondus või massiivid

Kõigepealt peame mõistma olemasolevaid joondustüüpe:

• Lineaarne või ruudustiku joondamine: milles objekte korratakse ühes või kahes suunas kuni -ll ruumi.
• Pöörlemisjoonistus: milles objektid pöörlevad ümber pöörlemistelje, moodustades ümbermõõdud.
• Juhuslik joondus: milles objektid -ll ruumi paigutades end näiliselt juhuslikult erinevatesse asukohtadesse

Nüüd vaatame, kuidas seda teha Tinkercad CodeBlocksi abil:

Lineaarne joondus:

1.  Kõigepealt lohistage ja looge uus objektiplokk tööala muutmismenüüst.
2.  Nüüd peame looma muutuja. Saate lohistada muutuja loomise ploki matemaatikamenüüst ja asetada selle eelmise ploki alla (jätke väärtus 0).
3.  Muutke muutuja nimeks (lihtsaks tuvastamiseks) mis tahes sõnaks, mida soovite, näiteks "liikumine", et seda teha, klõpsake plokis rippmenüüd ja valige suvand nimeta muutuja ümber…
4.  Nüüd lihtsalt selle ploki all lohistage juhtmenüüst korduv 1-kordne blokeering.
5.  Valige suvaline kujund (kujumenüüst) ja sisestage see ploki SISSE, korrake 1 korda. Näete, et tükid -t koos nagu pusle.
6.  Nüüd asetate eelmise ploki alla (kuid püsides kordusploki sees) liikumisploki.
7.  Avage menüü Andmed ja märkate, et nüüd luuakse uus plokk sama nimega, mille andsite oma muutujale.
8.  Lohistage see plokk ja asetage see liikumisploki sisse (see võib olla X, Y või Z, olenevalt sellest, millises suunas soovite -gure liigutada).
9.  Peaaegu -nish-le lisame muutmiselemendi ploki (te -nd selle matemaatikamenüüs) ja valime ploki rippmenüüst oma muutuja nime.
10.  On aeg natuke matemaatikat teha! Lohistage võrrandiplokk (selle matemaatikamenüüs sümbolitega 0 + 0) OMA KOODIST VÄLJA, saate kasutada tööalal mis tahes tühja kohta.
11.  Muutke viimane 0 suvaliseks numbriks, mida soovite, see tähistab ühikuid, mida teie -gure liigutab.
12.  Selleks lohistage võrrandiplokk ja asetage see muutujate ploki jaotise "kuni" järele 1 kohale (arvu 1 asendamiseks võrrandiga 0 + n).
13.  Lõpuks käivitage simulatsioon ja vaadake maagiat. Ma tean, et esimene kord on tüütu, kuid harjutades läheb see lihtsamaks.

Pöörlemisjoonistus: 

1.  Esmalt lohistage ja looge uus objektiplokk tööala muutmismenüüst.
2.  Nüüd peame looma muutuja. Saate lohistada muutuja loomise ploki matemaatikamenüüst ja asetada selle eelmise ploki alla (jätke väärtus 0).
3.  Muutke muutuja nimeks (lihtsaks tuvastamiseks) suvaliseks sõnaks, mida soovite, näiteks "rotation", et seda teha, klõpsake plokis rippmenüüd ja valige suvand nimeta muutuja ümber…
4.  Nüüd lihtsalt selle ploki all lohistage juhtmenüüst korduv 1-kordne blokeering.
5.  Valige suvaline kujund (kujumenüüst) ja sisestage see ploki SISSE, korrake 1 korda. Näete, et tükid -t koos nagu pusle.
6.  Nüüd asetate eelmise ploki alla (kuid püsides kordusploki sees) liikumisploki.
7.  Muutke nihutusploki X- või Y-telje väärtust (-gure nihutamiseks töötlustasandi keskpunktist või lähtepunktist eemale).
8.  Lisage ploki ümber pööramine (selle saate muuta menüüs Muuda) ja muutke X-telje suvand Z-teljeks.
9.  Avage menüü Andmed ja märkate, et nüüd luuakse uus plokk sama nimega, mille andsite oma muutujale.
10.  Lohistage see plokk ja asetage see numbri kohale, mis asub pööramisploki suvandi "kuni" järel.
11.  Nüüd lohistage matemaatikamenüüst plokk “X:0 Y:0 Z:0 Z:0” ja asetage see vahetult eelmise ploki pöörde kraadide valiku järele (nii tagame, et -gure pöörleb ümber ploki keskpunkti lennukist, mitte selle enda keskusest).
12.  Peaaegu -nish-le lisame muutmiselemendi ploki (te -nd selle matemaatikamenüüs) ja valime ploki rippmenüüst oma muutuja nime.
13.  On aeg natuke matemaatikat teha! Lohistage võrrandiplokk (selle matemaatikamenüüs sümbolitega 0 + 0) OMA KOODIST VÄLJA, saate kasutada tööalal mis tahes tühja kohta.
14.  Muutke viimane 0 suvaliseks numbriks, mida soovite, see tähistab ühikuid, mida teie -gure liigutab.
15.  Selleks lohistage võrrandiplokk ja asetage see muutujate ploki jaotise "kuni" järele 1 kohale (arvu 1 asendamiseks võrrandiga 0 + n).
16.  Lõpuks käivitage simulatsioon ja vaadake maagiat. Ma tean, et esimene kord on tüütu, kuid harjutades läheb see lihtsamaks.

Juhuslik joondus:
Õnneks on seda tüüpi joondamine palju lihtsam, kui tundub.

1.  Esmalt lohistage ja looge uus objektiplokk tööala muutmismenüüst.
2.  Nüüd lihtsalt selle ploki alla lohistage juhtmenüüst korduv 1-kordne plokk (numbrit muutes saate määrata kuvatavate -guride arvu).
3.  Valige suvaline kujund (kujumenüüst) ja sisestage see ploki SISSE, korrake 1 korda. Näete, et tükid -t koos nagu pusle.
4.  Nüüd asetate eelmise ploki alla (kuid püsides kordusploki sees) liikumisploki.
5.  Kasutame uut plokki nimega "juhuslik 0 ja 10 vahel", mille saate leida matemaatikamenüüst.
6.  Lohistage plokk ja asetage see käigubloki X-koordinaadi järele. Korrake toimingut Y-koordinaadi jaoks.
7.  Lõpuks on vaja määratleda arvude vahemik (või positsioonide vahemik, kus meie -gurid ilmuvad juhuslikult). NäiteksampKui soovite, et -gures ilmuksid kogu töötasandil, võite plokki "juhuslik vahel..." sisestada -100 kuni 100.

https://youtu.be/fHy3oJSMf0M

Käed tegevuses

Nüüd, kui olete põhitõed selgeks saanud, on aeg see proovile panna. Tehke kindlaks kõige populaarsemate kristallide geomeetria ja kasutage tänases tunnis õpitut, et proovida neid paljundada.
Siin on mõned tegevussuunad (näpunäited):

Magnetiit

• Peate ühendama kaks 4-tahulist püramiidi, et moodustada tetraeeder, mis on peamine korduv moodul.
• Kasutage kujundite arvu korrutamiseks kordusplokki ja segage seda liigutusplokiga + vahemikus 0–10, et kujundeid erinevatesse kohtadesse paigutada.
• Kujundite suuruse muutmiseks proovige lisada mõõtkava.

Tetrahedriit

• Alustage 4-tahulisest püramiidist. Kasutage 4 teist püramiidi, et lõigata nurgad -gure.
• Korrake seda liitjoont mitu korda töötasandil, muutes selle suurusi.
• Professionaalide näpunäide: lisage X-, Y-, Z-pöörlemisplokid ja kombineerige need vahemikuplokiga (0 kuni 360), et muuta -gure suvaliselt realistlikuma ilme saamiseks.

Püriit

• Kõige lihtsam on see, et see kasutab lihtsalt kaste ja korduvaid plokke, et moodustada väiksemad kastid suure kuubi ümber.

Vulkaaniline kivim

• See tundub keeruline, kuid see pole nii! Alusta suurest kindlast kehast (soovitan kera).
• Asetage põhikorpuse ümber juhuslikult palju väikeseid ja keskmisi sfääre. Seadke see kindlasti "õõnesrežiimile".
• Rühmitage kõik kokku ja vaadake, kuidas väikesed sfäärid eemaldavad põhiosa tükke

Kvarts

• Looge kuusnurkne prisma ja joondage see Z-teljega.
• Asetage selle peale 6-tahuline püramiid
• Tehke lõige otse püramiidi tipust
• Rühmitage kõik kokku ja kasutage seda moodulina.
• Korrake moodulit, kasutades pöörlemist, et pöörata tasapinna keskpunkti poole.

Vismut

• Keeruline -gure, kõik algab kuubist.
• Nüüd vajate 6 püramiidi, mis lõikavad kuubiku küljed läbi, et meile jääks ainult "raam".
• Korrake kaadrit mitu korda selle keskpunkti suunas, vähendades üldist skaalat.
• Lõppkokkuvõttes saame primitiivse piirangu tõttu (Tinkercad CodeBlocks lubab töötasandil ainult 200 primitiivi) korrata -gure'i vaid paar korda, mis on suurepärase tulemuse saavutamiseks enam kui piisav.

Geood

• Kuubikud on selle alus -gure
• Korrake kuubikuid ümber keskpunkti, et moodustada rõngaid, kasutades pöördemustreid.
• Muutke rõngaste värvi, et need sarnaneksid rohkem vääriskivide tegelike värvidega
• Lõpus kasutage suurt kasti, et kujundus pooleks lõigata (nagu geood lõigatakse päriselus).

Kui teil on probleeme teemast arusaamisega, jätan teile ka oma testide lingid, et saaksite neid korrata ja katsetada!

• Magnetiit
• Tetrahedriit
• Püriit
• Vulkaaniline kivim
• Kvarts
• Vismut
• Geood

Eksport 3D-printimiseks

Disaini analüüsimisel ärge unustage koodi lõppu lisada plokki "Loo rühm", nii veendume, et kõik tükid on koos ühe tahdina. Minge ekspordimenüüsse ja valige .stl (kõige levinum 3D-printimise vorming).

3D-printimise parandamine (Tinkercad 3D Designs)

Pea meeles! on väga oluline, et enne millegi 3D-printimist peate veenduma, et mudel on teostatav ehk teisisõnu, et see vastab järgmistele 3D-printimise reeglitele:

• Ilma aluse või toeta ei saa printida mudeleid Poating in space.
• Nurgad, mis ületavad 45 kraadi, vajavad CAD-tarkvara struktuurituge.
• Püüdke teha oma -gure põhi võimalikult Pats, et tagada hea nakkumine prindialusega.

Sellisel juhul on juhuslike mustrite loomisel nende reeglite järgimine väga keeruline. Soovitan importida .stl-mudeli rakendusse Tinkercad 3D Designs, et see enne printimist -x-i teha, antud juhul:

1.  Lisasin keskele hulktahuka, kus see lõikub kõigi kujunditega.
2.  Seejärel lisati alla õõnes kuubik, et veenduda, et vaene on Pat.
3.  Lõpuks rühmitati kõik kokku ja eksporditi tagasi .stl-vormingusse

3D-printimine

Selle projekti jaoks kasutasime tasuta CAM-tarkvara Ultimaker Cura 3D järgmiste parameetritega:

• Materjal: PLA+ siid
• Düüsi suurus: 0.4 mm
• Kihi kvaliteet: 0.28 mm
• In-ll: 20% ruudustiku muster
• Ekstrusiooni temperatuur: 210 C
• Kuuma voodi temperatuur: 60 C
• Trükikiirus: 45 mm/s
• Toetab: Jah (automaatne 45 kraadi juures)
• Adhesioon: Ääris

Viited

Del Court, M. (2014, 3 aastat). Geoloogia ja geomeetria. Michelledelcourt. Taastumine, 11. september 2022, de
https://michelledelcourt.wordpress.com/2013/12/20/geology-and-geometry/

See on suurepärane!
Kas jagasite Codeblocksi kujundust avalikult Tinkercadi galeriis?

Dokumendid / Ressursid

Tarkvara juhendatavad geoloogiad Tinkercad CodeBlocksi tarkvaraga [pdfKasutusjuhend juhendatavad geoloogia tarkvaraga Tinkercad CodeBlocks

Viited

• Kasutusjuhend