Instructables programske opreme Geologija s programsko opremo Tinkercad CodeBlocks

Razumevanje geometrije kamnin in kristalov

Veliko geometrijskih teles se dejansko pojavlja v naravi. Mineralni kristali rastejo v pravilne, geometrijske oblike.

Tetraedri
Tetraedrit tvori pravilne kristale tetraedrske oblike. Prvič je bil opisan okoli leta 1845 v Nemčiji in se uporablja kot vir bakra. (del Court, 2014)

Kocke
Zlasti pirit ali "zlato norca" tvori lepe kristale. V 16. in 17. stoletju je bil pirit uporabljen kot vir vžiga v zgodnjih orožjih, pri čemer je ob udarcu okroglega -le ustvarjal iskre. (del Court, 2014) Bizmut se prav tako nagiba k rasti v obliki kock, ki rastejo stopničasto proti njegovemu središču, v geometriji je ta pojav znan kot koncentrični vzorec.

oktaeder
Magnetit je pravzaprav najbolj magneten od vseh naravnih mineralov na Zemlji. Z opazovanjem privlačnosti magnetita do majhnih kosov železa so ljudje na Kitajskem v 4. stoletju pred našim štetjem in v Grčiji v 6. stoletju pred našim štetjem - prvi opazili magnetizem. (del Court, 2014)

Šesterokotna prizma
Kristali kremena tvorijo šesterokotne prizme. Dolge ploskve prizme vedno tvorijo popoln kot 60° in delijo svetlobo v spekter. (del Court, 2014)
Geometrija katerega koli kristala (pravzaprav katerega koli geometrijskega vzorca) temelji na treh osnovnih načelih:

• Oblika: Je osnovna figura.
• ponavljanje: To je, kolikokrat je osnovna figura »kopirana in prilepljena«.
• Poravnava: To je vrstni red, dan kopijam izvirne slike v delovni ravnini.

Prevajanje v Tinkercad Codeblocks

Te geometrijske oblike je zelo enostavno prepoznati in (na našo srečo) jih je večina že prednastavljenih v meniju Shapes ali Primitives Tinkercad CodeBlocks. Če želite izbrati novo obliko, jo povlecite na delovno območje in kliknite gumb Predvajaj, da zaženete simulacijo in prikažete animacijo.

Primitivne oblike

Nekatere geometrijske oblike, ki se na prvi pogled zdijo zapletene, so v resnici samo ponavljanje in spreminjanje položaja iste osnovne figure. Poglejmo, kako to storiti v Tinkercad CodeBlocks:

Tetraedri

1.  Povlecite in spustite piramidni blok (meni obrazca) na delovno področje.
2.  Kliknite ikono »odpri več možnosti« (desna puščica).
3.  Spremenite vrednost strani na 3 (na ta način bomo dobili 4-strano piramido ali tetaeder).

Kocke

1.  Najlažja podoba je, da povlečete in spustite blok kocke ali polja (meni obrazca) na delovno področje.

oktaeder

1.  Povlecite in spustite piramidni blok (meni obrazca) na delovno področje.
2.  Dodajte blok premikanja (meni za spreminjanje) in spremenite vrednost Z na 20 (to bo premaknilo -figuro 20 enot navzgor)
3.  Dodajte novo piramido pod kodo.
4.  Dodajte blok vrtenja (meni za spreminjanje) in zavrtite os X za 180 stopinj.
5.  Dodajte blok za ustvarjanje skupine (meni za spreminjanje), ki bo zvaril obe piramidi skupaj in oblikoval 8-stransko figuro (oktaeder).
6.  Če želite biti natančnejši, lahko dodate blok lestvice na koncu (meni za spreminjanje) in spremenite vrednost Z na 0.7, tako da bo slika videti bolj enotna.

Šesterokotna prizma

1. Povlecite in spustite poligonski blok (meni obrazca) na delovno območje.
2.  Kliknite ikono »odpri več možnosti« (desna puščica).
3.  Prepričajte se, da je vrednost strani nastavljena na 6.
4.  Dodate lahko blok lestvice (meni Spremeni) in spremenite vrednost Z, če želite spremeniti dolžino šesterokotne prizme.

https://youtu.be/DAlibpGWiRo

Ponavljanje

Če želite večkrat ponoviti -figuro v Tinkercad CodeBlocks, moramo uporabiti blok ponovitev "1" krat (kontrolni meni). Pred ustvarjanjem ponovitve pa moramo ustvariti nov objekt (meni Spremeni):

1.  Najprej povleci in spusti ustvari nov blok predmeta iz menija za spreminjanje v delovnem območju.
2.  Sedaj tik pod tem blokom povlecite in spustite 1-kratni blok iz nadzornega menija.
3.  Izberite poljubno obliko, ki jo želite (v meniju oblike) in jo vstavite ZNOTRAJ bloka, ponovite 1-krat. Videli boste, da so deli združeni kot sestavljanka.

Če vrednost »1« spremenite v katero koli drugo številko v bloku ponovite 1-krat, bo -figura kopirana tolikokrat, kot se odločite.
Tudi če zaženete simulacijo, ne boste mogli videti sprememb v predviewzakaj? ker se objekti kopirajo in lepijo na istem mestu! (ena nad drugo)… če želite videti spremembe, jih morate ponoviti in premakniti! kot bomo videli v naslednjem koraku.
https://youtu.be/hxBtEIyZU5I

Poravnava ali nizi

Najprej moramo razumeti vrste poravnav, ki obstajajo:

• Linearna ali mrežna poravnava: v katerem se predmeti ponavljajo v eno ali dve smeri do -ll prostora.
• Rotacijska poravnava: pri kateri se predmeti vrtijo okoli vrtilne osi in tvorijo obode.
• Naključna poravnava: v katerem predmeti zasedajo prostor tako, da se navidezno naključno postavijo na različne lokacije

Zdaj pa poglejmo, kako to storiti z uporabo Tinkercad CodeBlocks:

Linearna poravnava:

1.  Najprej povleci in spusti ustvari nov blok predmeta iz menija za spreminjanje v delovnem območju.
2.  Zdaj moramo ustvariti spremenljivko. Blok za ustvarjanje spremenljivke lahko povlečete iz matematičnega menija in ga postavite tik pod prejšnji blok (ohranite vrednost 0).
3.  Spremenite ime spremenljivke (za lažjo identifikacijo) v poljubno besedo, kot je ”gibanje”, da to storite, kliknite na spustni meni v bloku in izberite možnost preimenuj spremenljivko…
4.  Sedaj tik pod tem blokom povlecite in spustite 1-kratni blok iz nadzornega menija.
5.  Izberite poljubno obliko, ki jo želite (v meniju oblike) in jo vstavite ZNOTRAJ bloka, ponovite 1-krat. Videli boste, da so deli združeni kot sestavljanka.
6.  Sedaj pod prejšnjim blokom (vendar ostanite znotraj ponovitvenega bloka) boste postavili blok gibanja.
7.  Odprite meni Podatki in opazili boste, da je zdaj ustvarjen nov blok z istim imenom, kot ste ga dali vaši spremenljivki.
8.  Povlecite ta blok in ga postavite znotraj bloka za premikanje (lahko je na X, Y ali Z, odvisno od smeri, v katero želite premakniti sliko).
9.  Za skoraj nič bomo dodali blok elementa spremembe (poiščite ga v matematičnem meniju) in v spustnem meniju bloka izberite ime svoje spremenljivke.
10.  Čas je za malo matematike! Povlecite blok enačbe (najdete ga v matematičnem meniju s simboli 0 + 0) IZ SVOJE KODE, uporabite lahko kateri koli prazen prostor v delovnem območju.
11.  Zadnjo 0 spremenite v poljubno število, ki bo predstavljalo enote, ki jih bo premaknila vaša slika.
12.  Za -nish povlecite svoj blok enačbe in ga postavite za razdelek »do« bloka spremenljivke spremembe nad 1 (da zamenjate številko 1 z enačbo 0 + n).
13.  Na koncu zaženite simulacijo in opazujte čarovnijo. Vem, da je prvič dolgočasno, a z vajo postane lažje.

Rotacijska poravnava: 

1.  Najprej povleci in spusti ustvari nov blok predmeta iz menija za spreminjanje v delovnem območju.
2.  Zdaj moramo ustvariti spremenljivko. Blok za ustvarjanje spremenljivke lahko povlečete iz matematičnega menija in ga postavite tik pod prejšnji blok (ohranite vrednost 0).
3.  Spremenite ime spremenljivke (za enostavno identifikacijo) v poljubno besedo, kot je ”rotacija”, da to storite, kliknite na spustni meni v bloku in izberite možnost preimenuj spremenljivko…
4.  Sedaj tik pod tem blokom povlecite in spustite 1-kratni blok iz nadzornega menija.
5.  Izberite poljubno obliko, ki jo želite (v meniju oblike) in jo vstavite ZNOTRAJ bloka, ponovite 1-krat. Videli boste, da so deli združeni kot sestavljanka.
6.  Sedaj pod prejšnjim blokom (vendar ostanite znotraj ponovitvenega bloka) boste postavili blok gibanja.
7.  Spremenite vrednost osi X ali Y bloka premikanja (za premik -figure stran od središča obdelovalne ravnine ali izhodišča).
8.  Dodajte blok vrtenja okoli (lahko ga najdete v meniju za spreminjanje) in spremenite možnost osi X na os Z.
9.  Odprite meni Podatki in opazili boste, da je zdaj ustvarjen nov blok z istim imenom, kot ste ga dali vaši spremenljivki.
10.  Povlecite ta blok in ga postavite nad številko takoj za možnostjo »do« v bloku vrtenja.
11.  Zdaj iz matematičnega menija povlecite blok "X:0 Y:0 Z:0 Z:0" in ga postavite tik za možnostjo stopinj rotacije prejšnjega bloka (na ta način zagotovimo, da se -figura vrti okoli središča letalo in ne iz svojega središča).
12.  Za skoraj nič bomo dodali blok elementa spremembe (poiščite ga v matematičnem meniju) in v spustnem meniju bloka izberite ime svoje spremenljivke.
13.  Čas je za malo matematike! Povlecite blok enačbe (najdete ga v matematičnem meniju s simboli 0 + 0) IZ SVOJE KODE, uporabite lahko kateri koli prazen prostor v delovnem območju.
14.  Zadnjo 0 spremenite v poljubno število, ki bo predstavljalo enote, ki jih bo premaknila vaša slika.
15.  Za -nish povlecite svoj blok enačbe in ga postavite za razdelek »do« bloka spremenljivke spremembe nad 1 (da zamenjate številko 1 z enačbo 0 + n).
16.  Na koncu zaženite simulacijo in opazujte čarovnijo. Vem, da je prvič dolgočasno, a z vajo postane lažje.

Naključna poravnava:
Na srečo je ta vrsta poravnave veliko lažja, kot je videti.

1.  Najprej povleci in spusti ustvari nov blok predmeta iz menija za spreminjanje v delovnem območju.
2.  Zdaj tik pod tem blokom povlecite in spustite 1-kratni blok iz nadzornega menija (s spreminjanjem številke nadzirate število -figur, ki se bodo pojavile).
3.  Izberite poljubno obliko, ki jo želite (v meniju oblike) in jo vstavite ZNOTRAJ bloka, ponovite 1-krat. Videli boste, da so deli združeni kot sestavljanka.
4.  Sedaj pod prejšnjim blokom (vendar ostanite znotraj ponovitvenega bloka) boste postavili blok gibanja.
5.  Uporabili bomo nov blok, imenovan »naključno med 0 in 10«, ki ga lahko najdete v meniju Matematika.
6.  Povlecite blok in ga postavite tik za koordinato X bloka za premikanje. Ponovite dejanje za koordinato Y.
7.  Končno je treba določiti obseg števil (ali obseg položajev, v katerih se bodo naše številke pojavile naključno). Na primerampče želite, da se znaki -pojavijo po vsej delovni ravnini, lahko vnesete -100 do 100 znotraj bloka "naključno med ..."

https://youtu.be/fHy3oJSMf0M

Roke v akciji

Zdaj, ko ste se naučili osnov, je čas, da ga preizkusite. Prepoznajte geometrijo najbolj priljubljenih kristalov in uporabite to, kar ste se naučili v današnji lekciji, da jih poskusite ponoviti.
Tukaj je nekaj načinov ukrepanja (namigi):

Magnetit

• Morali boste združiti dve 4-strani piramidi, da oblikujete tetraeder, ki bo glavni modul, ki ga je treba ponoviti.
• Uporabite blok za ponavljanje, da pomnožite število oblik in ga zmešajte z blokom za premikanje + razpon med 0 – 10, da postavite oblike na različna mesta.
• Poskusite dodati blok merila, da spremenite velikosti oblik.

Tetraedrit

• Začnite s 4-strano piramido. Uporabite 4 druge piramide, da odrežete vogale slike.
• Večkrat ponovite to sestavljeno figuro na delovni ravnini in spreminjajte njene velikosti.
• Profesionalni nasvet: dodajte vrtljive bloke X, Y, Z in jih združite z blokom obsega (od 0 do 360), da naključno zavrtite figure za bolj realističen videz.

pirit

• Najpreprostejša figura od vseh, uporablja samo škatle in ponavljajoče se bloke za oblikovanje manjših škatel okoli velike kocke.

Vulkanska kamnina

• Videti je težko, vendar ni! Začnite z velikim trdnim telesom (priporočam kroglo).
• Okoli glavnega telesa naključno postavite veliko majhnih in srednjih kroglic. Prepričajte se, da ste ga nastavili na "votel" način.
• Združite vse skupaj in opazujte, kako majhne kroglice odstranjujejo koščke glavnega telesa

Kvarc

• Ustvarite šestkotno prizmo in jo poravnajte z osjo Z.
• Nanj postavite 6-strano piramido
• Zarežite točno na konici piramide
• Združite vse skupaj in uporabite kot modul.
• Ponovite modul s ponavljanjem rotacije, da se zavrtite proti središču ravnine.

Bizmut

• Zapletena podoba, vse se začne s kocko.
• Zdaj boste potrebovali 6 piramid, ki bodo rezale stranice kocke, da nam bo ostal samo "okvir".
• Večkrat ponovite okvir proti njegovemu središču, da zmanjšate celotno lestvico.
• Na koncu bomo zaradi primitivne omejitve (Tinkercad CodeBlocks dovoljuje samo 200 primitivov v delovni ravnini) lahko -figuro ponovili le nekajkrat, več kot dovolj, da dosežemo odličen rezultat.

Geode

• Njena osnova so kocke
• Ponovite kocke okoli sredine, da oblikujete obroče z uporabo vzorcev vrtenja.
• Spremenite barvo prstanov, da bo bolj podobna dejanskim barvam dragega kamna
• Na koncu uporabite veliko škatlo, da prerežete dizajn na pol (kot geodo, ki jo režete v resničnem življenju).

Če imate težave z razumevanjem predmeta, vam pustim tudi povezave do mojih testov, da jih lahko ponovite in eksperimentirate z njimi!

• Magnetit
• Tetraedrit
• pirit
• Vulkanska kamnina
• Kvarc
• Bizmut
• Geode

Izvoz za 3D tiskanje

Ko -nalizirate svoj dizajn, ne pozabite dodati bloka »ustvari skupino« na konec kode, na ta način zagotovimo, da so vsi deli skupaj kot eno trdno telo. Pojdite v meni za izvoz in izberite .stl (najpogostejši format za 3D-tiskanje).

Pritrditev za 3D tiskanje (Tinkercad 3D Designs)

Ne pozabite! zelo pomembno je, da se morate pred 3D-tiskanjem prepričati, da je model izvedljiv, z drugimi besedami, ali ustreza naslednjim pravilom 3D-tiskanja:

• Ne morete natisniti modelov, ki potujejo v prostoru brez podlage ali podpore.
• Koti, ki presegajo 45 stopinj, zahtevajo strukturno podporo v programski opremi CAD.
• Poskusite narediti osnovo vaše slike čim bolj gladko, da zagotovite dober oprijem na tiskalno podlago.

V tem primeru je zelo težko upoštevati ta pravila, ko delamo naključne vzorce. Priporočam uvoz modela .stl v Tinkercad 3D Designs v -x pred tiskanjem, v tem primeru:

1.  V sredino sem dodal polieder, kjer seka vse oblike.
2.  Nato je spodaj dodal votlo kocko, da se prepriča, da je Poor Pat.
3.  Končno združil vse skupaj in izvozil nazaj v format .stl

Natisni 3D

Za ta projekt smo uporabili brezplačno programsko opremo CAM Ultimaker Cura 3D z naslednjimi parametri:

• Material: PLA+ svila
• Velikost šobe: 0.4 mm
• Kakovost plasti: 0.28 mm
• V-ll: 20 % mrežast vzorec
• Temperatura iztiskanja: 210 C
• Temperatura tople postelje: 60 C
• Hitrost tiskanja: 45 mm/s
• Podpira: Da (samodejno pri 45 stopinjah)
• oprijem: Brim

Reference

Del Court, M. (2014, 3. november). Geologija in geometrija. michelledelcourt. Recuperado 11. september 2022, de
https://michelledelcourt.wordpress.com/2013/12/20/geology-and-geometry/

To je super!
Ali ste zasnovo Codeblocks javno delili v galeriji Tinkercad?

Dokumenti / Viri

Instructables programske opreme Geologija s programsko opremo Tinkercad CodeBlocks [pdf] Navodila za uporabo instructables Geologija s programsko opremo Tinkercad CodeBlocks

Reference

• Uporabniški priročnik