نرم افزارهای آموزشی زمین شناسی با نرم افزار Tinkercad CodeBlocks

آشنایی با هندسه سنگ ها و بلورها

بسیاری از جامدات هندسی در طبیعت وجود دارند. کریستال های معدنی به شکل های منظم و هندسی رشد می کنند.

چهار وجهی
تتراهدریت بلورهای چهار وجهی منظمی را تشکیل می دهد. اولین بار در حدود سال 1845 در آلمان توصیف شد و به عنوان منبع مس استفاده می شود. (دل کورت، 2014)

مکعب ها
پیریت یا "طلای احمق" به طور خاص کریستال های زیبایی را تشکیل می دهد. در قرن 16 و 17 از پیریت به عنوان منبع اشتعال در بازه‌های اولیه استفاده می‌شد و در هنگام ضربه زدن توسط یک -le دایره‌ای جرقه ایجاد می‌کرد. (دل کورت، 2014) بیسموت نیز به شکل مکعب هایی که پلکانی به سمت مرکز آن رشد می کنند، تمایل دارد، در هندسه این پدیده به عنوان یک الگوی متحدالمرکز شناخته می شود.

هشت وجهی
مگنتیت در واقع مغناطیسی ترین ماده معدنی طبیعی روی زمین است. با مشاهده جاذبه مگنتیت به قطعات کوچک آهن، مردم چین در قرن چهارم قبل از میلاد و یونان در قرن ششم قبل از میلاد - در ابتدا مغناطیس را مشاهده کردند. (دل کورت، 4)

منشور شش ضلعی
کریستال های کوارتز منشورهای شش ضلعی را تشکیل می دهند. منشورهای بلند همیشه یک زاویه کامل 60 درجه ایجاد می کنند و نور را به یک طیف تقسیم می کنند. (دل کورت، 2014)
هندسه هر کریستال (در واقع هر الگوی هندسی) بر اساس 3 اصل اساسی است:

• شکل: این سنگ پایه است.
• تکرار: این تعداد دفعاتی است که یک گور پایه "کپی و پیست" می شود.
• تراز: این دستوری است که به کپی های اصلی در یک صفحه کار داده می شود.

ترجمه آن به Tinkercad Codeblocks

تشخیص این اشکال هندسی بسیار آسان است و (خوش شانس برای ما) اکثر آنها از قبل در منوی Shapes یا Primitives Tinkercad CodeBlocks از پیش تعیین شده اند. برای انتخاب یک شکل جدید کافی است آن را به محل کار بکشید و روی دکمه Play کلیک کنید تا شبیه سازی اجرا شود و انیمیشن نمایش داده شود.

اشکال اولیه

برخی از اشکال هندسی که در نگاه اول پیچیده به نظر می رسند، در واقع فقط تکرار و تغییر موقعیت همان پایه است. بیایید ببینیم که چگونه این کار را در Tinkercad CodeBlocks انجام دهیم:

چهار وجهی

1.  یک بلوک هرمی (منوی فرم) را به محل کار بکشید و رها کنید.
2.  روی نماد «open more options» (فلش سمت راست) کلیک کنید.
3.  مقدار اضلاع را به 3 تغییر دهید (به این ترتیب یک هرم یا چهار وجهی 4 وجهی به دست خواهیم آورد).

مکعب ها

1.  ساده ترین راه، فقط کشیدن و رها کردن مکعب یا بلوک جعبه (منوی فرم) به محل کار است.

هشت وجهی

1.  یک بلوک هرمی (منوی فرم) را به محل کار بکشید و رها کنید.
2.  یک بلوک حرکتی اضافه کنید (منو تغییر) و مقدار Z را به 20 تغییر دهید (با این کار نمودار 20 واحد به سمت بالا حرکت می کند)
3.  یک هرم جدید زیر کد اضافه کنید.
4.  یک بلوک چرخشی (منو تغییر) اضافه کنید و محور X را 180 درجه بچرخانید.
5.  یک بلوک گروه ایجاد (منو تغییر) اضافه کنید که هر دو هرم را به هم جوش می دهد و یک گور 8 وجهی (هشت وجهی) تشکیل می دهد.
6.  اگر می‌خواهید دقیق‌تر باشید، می‌توانید یک بلوک مقیاس را در پایان اضافه کنید (منوی اصلاح) و مقدار Z را به 0.7 تغییر دهید تا -gure یکنواخت‌تر به نظر برسد.

منشور شش ضلعی

1. یک بلوک چند ضلعی (منوی فرم) را به ناحیه کاری بکشید و رها کنید.
2.  روی نماد «open more options» (فلش سمت راست) کلیک کنید.
3.  مطمئن شوید که مقدار Sides روی 6 تنظیم شده باشد.
4.  اگر می‌خواهید طول منشور شش ضلعی را تغییر دهید، می‌توانید یک بلوک مقیاس (منوی اصلاح) اضافه کنید و مقدار Z را تغییر دهید.

https://youtu.be/DAlibpGWiRo

تکرار

برای تکرار چندین بار یک -gure در Tinkercad CodeBlocks باید از بلوک تکرار "1" بار (منوی کنترل) استفاده کنیم. با این حال، قبل از ایجاد یک تکرار، باید یک شی جدید ایجاد کنیم (منو اصلاح):

1.  ابتدا با کشیدن و رها کردن یک بلوک شی جدید از منوی modify در ناحیه کاری ایجاد کنید.
2.  اکنون درست در زیر آن بلوک یک بار تکرار 1 بار بلوک را از منوی کنترل بکشید و رها کنید.
3.  هر شکلی را که می‌خواهید انتخاب کنید (از منوی شکل) و آن را در داخل بلوک 1 بار تکرار کنید. خواهید دید که قطعات مانند یک پازل در کنار هم قرار می گیرند.

اگر مقدار "1" را به هر عدد دیگری در بلوک تغییر دهید، 1 بار تکرار کنید، شکل - هر چند بار که شما تصمیم بگیرید کپی می شود.
با این حال، حتی اگر شبیه سازی را اجرا کنید، امکان مشاهده تغییرات در پیش وجود نخواهد داشتviewاره چرا زیرا اشیا دقیقاً در همان موقعیت کپی و پیست می شوند! (یکی بالای دیگری)… برای دیدن تغییرات باید آنها را تکرار و جابجا کنید! همانطور که در مرحله بعدی خواهیم دید.
https://youtu.be/hxBtEIyZU5I

تراز یا آرایه ها

ابتدا باید انواع ترازهای موجود را درک کنیم:

• تراز خطی یا شبکه ای: که در آن اشیاء به سمت یک یا دو جهت تا یک فاصله تکرار می شوند.
• تراز چرخشی: که در آن اجسام به دور یک محور چرخش می چرخند و محیط تشکیل می دهند.
• تراز تصادفی: که در آن اشیاء با قرار دادن خود در مکان های مختلف ظاهراً به طور تصادفی یک فضا دارند

حالا بیایید ببینیم چگونه با استفاده از Tinkercad CodeBlocks این کار را انجام دهیم:

تراز خطی:

1.  ابتدا با کشیدن و رها کردن یک بلوک شی جدید از منوی modify در ناحیه کاری ایجاد کنید.
2.  حال باید یک متغیر ایجاد کنیم. می توانید بلوک متغیر ایجاد را از منوی ریاضی بکشید و درست زیر بلوک قبلی قرار دهید (مقدار 0 را حفظ کنید).
3.  نام متغیر را (برای شناسایی آسان) به هر کلمه ای که می خواهید مانند "حرکت" تغییر دهید تا این کار را بر روی منوی کشویی در بلوک کلیک کنید و گزینه تغییر نام متغیر را انتخاب کنید.
4.  اکنون درست در زیر آن بلوک یک بار تکرار 1 بار بلوک را از منوی کنترل بکشید و رها کنید.
5.  هر شکلی را که می‌خواهید انتخاب کنید (از منوی شکل) و آن را در داخل بلوک 1 بار تکرار کنید. خواهید دید که قطعات مانند یک پازل در کنار هم قرار می گیرند.
6.  حالا در زیر بلوک قبلی (اما در داخل بلوک تکرار باقی بمانید) یک بلوک حرکتی قرار می دهید.
7.  به منوی Data دسترسی پیدا کنید و متوجه خواهید شد که اکنون یک بلوک جدید با همان نامی که به متغیر خود داده اید ایجاد شده است.
8.  آن بلوک را بکشید و آن را در داخل بلوک حرکت قرار دهید (بسته به اینکه می‌خواهید -گوره را در کدام جهت حرکت دهید، می‌تواند روی X، Y یا Z باشد).
9.  تقریباً به -nish یک بلوک عنصر تغییر اضافه می کنیم (شما آن را در منوی ریاضی قرار می دهید) و در منوی کشویی بلوک نام متغیر خود را انتخاب می کنیم.
10.  وقت آن است که کمی ریاضی! یک بلوک معادله را بکشید (آن را در منوی ریاضی با نمادهای 0 + 0 قرار دهید) خارج از کد خود، می توانید از هر فضای خالی در منطقه کار استفاده کنید.
11.  0 آخر را به هر عددی که می خواهید تغییر دهید، این نشان دهنده واحدهایی است که -gur شما حرکت می کند.
12.  برای -nish بلوک معادله خود را بکشید و آن را بعد از بخش "to" از بلوک متغیر تغییر روی 1 قرار دهید (برای جایگزینی عدد 1 با معادله 0 + n).
13.  در نهایت شبیه سازی را اجرا کنید و جادو را تماشا کنید. من می دانم که اولین بار خسته کننده است، اما با تمرین آسان تر می شود.

تراز چرخشی: 

1.  ابتدا با کشیدن و رها کردن یک بلوک شی جدید از منوی modify در ناحیه کاری ایجاد کنید.
2.  حال باید یک متغیر ایجاد کنیم. می توانید بلوک متغیر ایجاد را از منوی ریاضی بکشید و درست زیر بلوک قبلی قرار دهید (مقدار 0 را حفظ کنید).
3.  نام متغیر را (برای شناسایی آسان) به هر کلمه ای که می خواهید مانند "چرخش" تغییر دهید تا این کار را بر روی منوی کشویی در بلوک کلیک کنید و گزینه تغییر نام متغیر را انتخاب کنید.
4.  اکنون درست در زیر آن بلوک یک بار تکرار 1 بار بلوک را از منوی کنترل بکشید و رها کنید.
5.  هر شکلی را که می‌خواهید انتخاب کنید (از منوی شکل) و آن را در داخل بلوک 1 بار تکرار کنید. خواهید دید که قطعات مانند یک پازل در کنار هم قرار می گیرند.
6.  حالا در زیر بلوک قبلی (اما در داخل بلوک تکرار باقی بمانید) یک بلوک حرکتی قرار می دهید.
7.  مقدار محور X یا Y بلوک متحرک را تغییر دهید (برای جابجایی -گوره از مرکز صفحه کار یا مبدا).
8.  یک چرخش حول بلوک اضافه کنید (شما می توانید آن را در منوی اصلاح کنید) و گزینه X axis را به محور Z تغییر دهید.
9.  به منوی Data دسترسی پیدا کنید و متوجه خواهید شد که اکنون یک بلوک جدید با همان نامی که به متغیر خود داده اید ایجاد شده است.
10.  آن بلوک را بکشید و آن را روی عدد درست بعد از گزینه “to” در بلوک چرخش قرار دهید.
11.  اکنون از منوی ریاضی یک بلوک "X:0 Y:0 Z:0 Z:0" را بکشید و آن را درست بعد از گزینه rotation degrees بلوک قبلی قرار دهید (به این ترتیب مطمئن می شویم که -gure در اطراف مرکز می چرخد. هواپیما و نه از مرکز خودش).
12.  تقریباً به -nish یک بلوک عنصر تغییر اضافه می کنیم (شما آن را در منوی ریاضی قرار می دهید) و در منوی کشویی بلوک نام متغیر خود را انتخاب می کنیم.
13.  وقت آن است که کمی ریاضی! یک بلوک معادله را بکشید (آن را در منوی ریاضی با نمادهای 0 + 0 قرار دهید) خارج از کد خود، می توانید از هر فضای خالی در منطقه کار استفاده کنید.
14.  0 آخر را به هر عددی که می خواهید تغییر دهید، این نشان دهنده واحدهایی است که -gur شما حرکت می کند.
15.  برای -nish بلوک معادله خود را بکشید و آن را بعد از بخش "to" از بلوک متغیر تغییر روی 1 قرار دهید (برای جایگزینی عدد 1 با معادله 0 + n).
16.  در نهایت شبیه سازی را اجرا کنید و جادو را تماشا کنید. من می دانم که اولین بار خسته کننده است، اما با تمرین آسان تر می شود.

تراز تصادفی:
خوشبختانه، این نوع تراز بسیار ساده تر از آن چیزی است که به نظر می رسد.

1.  ابتدا با کشیدن و رها کردن یک بلوک شی جدید از منوی modify در ناحیه کاری ایجاد کنید.
2.  اکنون درست در زیر آن بلوک، یک بار تکرار 1 بار بلوک را از منوی کنترل بکشید و رها کنید (با تغییر شماره، تعداد -گوره هایی که ظاهر می شوند را کنترل می کنید).
3.  هر شکلی را که می‌خواهید انتخاب کنید (از منوی شکل) و آن را در داخل بلوک 1 بار تکرار کنید. خواهید دید که قطعات مانند یک پازل در کنار هم قرار می گیرند.
4.  حالا در زیر بلوک قبلی (اما در داخل بلوک تکرار باقی بمانید) یک بلوک حرکتی قرار می دهید.
5.  ما از یک بلوک جدید به نام "تصادفی بین 0 و 10" استفاده می کنیم که می توانید آن را در منوی ریاضی قرار دهید.
6.  بلوک را بکشید و درست بعد از مختصات X بلوک حرکتی قرار دهید. عمل را برای مختصات Y تکرار کنید.
7.  در نهایت لازم است طیفی از اعداد (یا محدوده ای از موقعیت ها که در آنها -گوش های ما به طور تصادفی ظاهر می شوند) را حذف کنیم. برای مثالampاگر می‌خواهید نمودارها در سراسر صفحه کار ظاهر شوند، می‌توانید 100- تا 100 را در بلوک «تصادفی بین…» تایپ کنید.

https://youtu.be/fHy3oJSMf0M

دست در عمل

حالا که اصول اولیه را یاد گرفتید، وقت آن است که آن را امتحان کنید. هندسه محبوب ترین کریستال ها را شناسایی کنید و از آنچه در درس امروز یاد گرفتید برای تکرار آنها استفاده کنید.
در اینجا چند روش عمل (نکات):

مگنتیت

• شما باید دو هرم 4 وجهی را به هم بپیوندید تا یک چهار وجهی تشکیل دهید، که ماژول اصلی برای تکرار خواهد بود.
• از یک بلوک تکراری برای ضرب کردن تعداد شکل ها استفاده کنید و آن را با یک بلوک حرکتی + محدوده بین 0 تا 10 مخلوط کنید تا شکل ها را در مکان های مختلف قرار دهید.
• سعی کنید یک بلوک مقیاس اضافه کنید تا اندازه اشکال را تغییر دهید.

تتراهریت

• با یک هرم 4 وجهی شروع کنید. از 4 هرم دیگر برای برش گوشه های گور استفاده کنید.
• این شکل مرکب را چندین بار روی صفحه کار با تغییر اندازه آن تکرار کنید.
• نکته حرفه ای: بلوک های چرخشی X، Y، Z را اضافه کنید و آنها را با یک بلوک محدوده (0 تا 360) ترکیب کنید تا -گورگ ها را به طور تصادفی بچرخانید تا ظاهری واقعی تر داشته باشید.

پیریت

• ساده ترین شکل از همه، فقط از جعبه ها و بلوک های تکراری برای تشکیل جعبه های کوچکتر در اطراف یک مکعب بزرگ استفاده می کند.

سنگ آتشفشانی

• سخت به نظر می رسد اما اینطور نیست! با یک جسم جامد بزرگ شروع کنید (من یک کره را توصیه می کنم).
• به طور تصادفی بسیاری از کره های کوچک و متوسط ​​را در اطراف بدنه اصلی قرار دهید. مطمئن شوید که آن را روی حالت "توخالی" تنظیم کنید.
• همه چیز را با هم گروه کنید و تماشا کنید که کره های کوچک تکه هایی از بدنه اصلی را جدا می کنند

کوارتز

• یک منشور شش ضلعی ایجاد کنید و آن را با محور Z تراز کنید.
• یک هرم 6 وجهی روی آن قرار دهید
• یک برش درست در نوک هرم ایجاد کنید
• همه چیز را با هم گروه بندی کنید و از آن به عنوان یک ماژول استفاده کنید.
• ماژول را با استفاده از تکرار چرخش برای چرخش به سمت مرکز هواپیما تکرار کنید.

بیسموت

• شکل پیچیده، همه چیز با یک مکعب شروع می شود.
• اکنون به 6 هرم نیاز دارید که دو طرف مکعب را برش می دهند تا فقط "قاب" را در اختیار ما بگذارد.
• فریم را چندین بار به سمت مرکز آن تکرار کنید و مقیاس کلی را کاهش دهید.
• در نهایت به دلیل محدودیت اولیه (Tinkercad CodeBlocks فقط 200 نمونه اولیه را در صفحه کار مجاز می‌سازد) ما فقط می‌توانیم -gure را چند بار تکرار کنیم، بیش از حد کافی برای رسیدن به یک نتیجه عالی.

ژئود

• مکعب ها پایه آن هستند
• مکعب ها را در اطراف مرکز تکرار کنید تا با استفاده از الگوهای چرخشی حلقه هایی تشکیل شود.
• رنگ حلقه ها را تغییر دهید تا بیشتر شبیه رنگ های واقعی سنگ قیمتی باشد
• در پایان از یک جعبه بزرگ برای برش طرح به نصف استفاده کنید (مثل یک ژئود که در زندگی واقعی بریده می شود).

اگر در درک موضوع مشکل دارید، لینک تست های من را نیز برای شما می گذارم تا بتوانید آنها را تکرار و آزمایش کنید!

• مگنتیت
• تتراهریت
• پیریت
• سنگ آتشفشانی
• کوارتز
• بیسموت
• ژئود

صادرات برای چاپ سه بعدی

هنگام نازک کردن طرح خود فراموش نکنید که یک بلوک "ایجاد گروه" را به انتهای کد اضافه کنید، به این ترتیب مطمئن می شویم که همه قطعات به صورت یکپارچه با هم باشند. به منوی صادرات بروید و .stl (متداول ترین فرمت برای چاپ سه بعدی) را انتخاب کنید.

تعمیر چاپ سه بعدی (طرح های سه بعدی Tinkercad)

به خاطر بسپار! بسیار مهم است که قبل از پرینت سه بعدی هر چیزی باید مطمئن شوید که مدل قابل اجرا است، به عبارت دیگر، مطابق با قوانین چاپ سه بعدی زیر است:

• نمی‌توانید مدل‌هایی را که در فضا بدون پایه یا تکیه‌گاه می‌چرخند چاپ کنید.
• زوایای بیش از 45 درجه به پشتیبانی ساختاری در نرم افزار CAD نیاز دارند.
• برای اطمینان از چسبندگی خوب به تخت چاپ، سعی کنید تا حد ممکن پایه گور خود را پت کنید.

در این مورد، مراقبت از این قوانین زمانی که الگوهای تصادفی می سازیم بسیار دشوار است. من توصیه می کنم قبل از چاپ، مدل stl. را به طرح های Tinkercad 3D وارد کنید تا آن را xx کنید، در این مورد:

1.  من یک چند وجهی در مرکز اضافه کردم که تمام اشکال را قطع می کند.
2.  سپس یک مکعب توخالی زیر آن اضافه کنید تا مطمئن شوید که Poor Pat است.
3.  در نهایت همه چیز را با هم گروه بندی کرد و دوباره به فرمت stl صادر کرد

پرینت سه بعدی آن

برای این پروژه از نرم افزار CAM رایگان Ultimaker Cura 3D با پارامترهای زیر استفاده کردیم:

• مواد: PLA + ابریشم
• اندازه نازل: 0.4 میلی متر
• کیفیت لایه: 0.28 میلی متر
• In-ll: الگوی شبکه 20٪
• دمای اکستروژن: 210 C
• دمای بستر گرم: 60 C
• سرعت چاپ: 45 میلی متر بر ثانیه
• پشتیبانی می کند: بله (اتوماتیک در 45 درجه)
• چسبندگی: لبه

مراجع

دل کورت، ام. (2014، 3 enero). زمین شناسی و هندسه. میشل دلکورت Recuperado 11 de سپتامبر 2022, de
https://michelledelcourt.wordpress.com/2013/12/20/geology-and-geometry/

این عالی است!
آیا طرح Codeblocks را به صورت عمومی در گالری Tinkercad به اشتراک گذاشتید؟

اسناد / منابع

نرم افزارهای آموزشی زمین شناسی با نرم افزار Tinkercad CodeBlocks [pdfدفترچه راهنما Instructables Geology با نرم افزار Tinkercad CodeBlocks

مراجع

• راهنمای کاربر