Призначення, властивості й види моделей

Слово модель є в різних мовах (фр. modele, ит. modello, лат. modulus), і переводиться воно як міра, зразок.

Модель – це подання об'єктів (предметів, явищ або процесів) реального або вигаданого миру і їхніх властивостей. Як правило, модель має не всі властивості об'єкта, а лише тими, які потрібні для дослідження об'єкта. Наприклад, модель літака відрізняється від реального об'єкта розмірами й може відрізнятися подробицею деталізації.

Отже, модель – це матеріальний або уявлюваний аналог деякого об'єкта (предмета, явища або процесу), який зберігає суттєві риси об’єкта і здатний заміщувати його під час вивчення, дослідження або відтворення.

Процес створення моделі об’єкта називається моделюванням.

Об’єкт, що моделюється, називається прототипом, або оригіналом.

У процесі моделювання модель виступає і як мета, і як засіб, і як об'єкт досліджень. Модель потрібна, щоб:

· представити об'єкт, відтворити його зовнішній вигляд і характерні особливості;

· зрозуміти, як улаштований конкретний об'єкт, яка його структура, основні властивості, закони розвитку й взаємодії з навколишнім світом;

· навчитися управляти об'єктом;

· прогнозувати наслідки впливу на об'єкт тощо.

Виходячи із цих цілей, результатом моделювання може бути спрощена подоба реального об'єкта, відтворення предмета в зменшеному або збільшеному виді, тобто його макет.

Моделювати можна не тільки існуючі предмети, явища та процеси, але й абстракції, яких немає у реальності; об’єкти, що тільки плануються для створення; явища, які можуть і не відбутися. Моделювання здійснюється з метою пізнання та перетворення людиною оточуючого світу, тому термін моделювання застосовується і в іншому значенні, як дослідження об’єктів за допомогою побудови і вивчення їх моделей

Моделлю предмета може бути його зменшена копія, креслення, яке відображає його структуру чи склад, схема, що відбиває взаємозв’язки окремих елементів. Наприклад, макет корабля, креслення будівлі, схема комп’ютера.

Модель явища або процесу відтворює його хід, послідовну зміну стану, етапи розвитку. Наприклад, модель еволюції людства, модель розвитку економіки тощо.

В архітектурі макет – це об'ємно-просторове зображення проектованого або існуючого спорудження або архітектурного ансамблю, виконуване з картону, дерева, пластмаси, пап'є-маше. За допомогою макету та перевіряють й уточнюють композиційну погодженість всіх частин споруди або спорудження, наочно знайомлять із його об’ємами. Макет нового мікрорайону дозволяє архітекторам побачити його й оцінити ще до початку будівництва (Рис.1.). При створенні такої моделі пропорції строго зберігаються.

Рис.1.

Театральний макет – це модель просторово-декораційного рішення спектаклю.

Приклади. У перекладі із французького пап'є-маше (papier mache) буквально означає "жований папір". Це те, що легко піддається формуванню маса, одержуване з волокнистих матеріалів (папір, картон тощо), звичайно з додаванням що клею, крохмалю, гіпсу тощо. З пап'є-маше виготовляються навчальні допомоги, муляжі, театральна бутафорія.

Муляж (франц. moulage, від mouler – формувати) – це точне відтворення (з гіпсу, воску, пап'є-маше) якого-небудь об'єкта, звичайно розфарбоване, що слугує головним чином наочним приладдям (частини тіла, плоди, риби, комахи, тварини тощо). Муляжі або відливають у формі, знятої з натури, або виконують від руки по обмірюваннях. У скульптурі муляжем іноді називають зліпок з особи померлого (маска), з руки відомого музиканта, зроблене для навчальних цілей серійне повторення класичного добутку (звідси названня "муляжні майстерні").

Різні моделі ми можемо бачити серед музейних експонатів. У зоологічних музеях часто відтворюють групи різних тварин у їх природній обстановці або на тлі характерного для них ландшафту (біогрупа, діорама) (Рис. 2, a).

Рис. 2, а Рис. 2, б

Макет середньовічної фортеці в краєзнавчому музеї м. Виборга дозволяє нам представити, як виглядала фортеця багато століть назад, панорами "Бородинська битва" та "Оборона Севастополя" відтворять найважливіші події вітчизняної історії (Рис. 2, б).

За допомогою макетів спочатку проводилися випробування літальних, у тому числі космічних, апаратів, морських судів, а потім уже приступали до їх будівлі.

Приклади. У Санкт-Петербурзі на двох островах невської дельти при Петрові I були споруджені склади для зберігання корабельного лісу. Вони одержали назву Нова Голландія. Для доставки лісу усередині Нової Голландії вирили великий басейн із двома протоками – у ріку Мийку й Гаків канал. Схожа на фортецю, обнесена по периметру високою цегельною стіною, Нова Голландія увійшла в історію не тільки завдяки своїй ролі в створенні петровського флоту, але й завдяки ролі у вітчизняному кораблебудуванні. У Новій Голландії з 1900 року перебувала експериментальна лабораторія – Досвідчений басейн, у якому проходили випробування макету нових кораблів.

Моделі у вигляді муляжів часто використовують із метою навчання. Наприклад, модель молекули якої-небудь речовини, муляж людського торса з відкритої черевної порожнини й внутрішніми органами є в кожному кабінеті біології. Такий муляж дозволяє наочно пояснити будова людського організму й функціонування різних органів (Рис. 3.).

Рис. 3

Муляжі також застосовують у комбінованих зйомках при створенні кінофільмів, особливо фантастичних. Муляжі можуть відтворювати не тільки реально існуючі об'єкти, вони можуть використовуватися навіть для містифікації, як, наприклад, муляж заспиртованого дитинчати дракона

Властивості моделей:

· адекватність;

· ідеалізація;

· цінність тощо.

Модель завжди є штучно створюваним людиною об’єктом, який дає ідеалізоване уявлення про об’єкт-оригінал. Ідеалізація об’єкта є неодмінним етапом створення моделі. Сутність ідеалізації полягає у визначенні, які саме риси та властивості об’єкта є суттєвими для розв'язання поставленої задачі, впливають на результат рішення і мають бути відтвореними в моделі, а які риси та властивості є несуттєвими і при побудові моделі можуть не враховуватися.

Відсутність у моделі несуттєвих якостей є не менш важливим моментом, ніж наявність суттєвих, тому що це дозволяє знизити рівень складності задачі, зробити її придатною для дослідження спрощеними методами, позбавитися від зайвих витрат праці та часу на врахування невпливових факторів. Так, в умовах багатьох задач з фізики ви зустрічаєте фразу, що можна нехтувати, наприклад, опором повітря чи залежністю прискорення вільного падіння від висоти. Саме це і дозволяє вам розглядати задачу у спрощеній постановці і застосовувати для знаходження рішення прості закони фізики.

Ступінь ідеалізації моделі визначає границі її адекватності, тобто відповідності оригіналу в межах поставленої задачі. Оскільки значущими і потрібними можуть бути тільки надійні результати, які відповідають реальності, то визначення границь адекватності моделі є надзвичайно важливим. Фактично це означає встановлення припустимих інтервалів змінювання параметрів задачі, для яких можна стверджувати або очікувати, що результати розв’язування задачі придатні для використання.