Х-ЕГЭ
  • Найти:
Современные методологии разработки информационных систем: примеры и принципы
5Дек
Из каких этапов складывается работа информационных систем?

Информационные системы сегодня являются краеугольным камнем успешного ведения бизнеса, научных исследований и организации повседневной жизни современного общества. Они помогают автоматизировать процессы сбора, обработки, хранения и распределения информации, что значительно повышает эффективность работы организаций. Полный жизненный цикл информационной системы включает в себя ряд последовательных этапов, простирающихся от планирования и аналитики до поддержки, модернизации и масштабирования после внедрения.

Планирование и анализ требований

Первым и, пожалуй, наиболее важным этапом в жизненном цикле информационной системы является планирование и анализ требований. Задача определения целей создаваемой информационной системы может решаться посредством метода сбора, анализа и документации потребностей со стороны заинтересованных лиц. Определение и анализ требований является основой для формирования четких указаний, которые будут использоваться на всех последующих этапах разработки. Процесс включает в себя такие важные шаги, как:

  1. Изучение и определение бизнес-целей компании, а также информационных потребностей, связанных с ними.
  2. Взаимодействие с заинтересованными сторонами для сбора первичных требований и ожиданий от системы.
  3. Аналитическая работа по формированию спецификации функционала информационной системы.
  4. Планирование мероприятий по минимизации рисков, связанных с разработкой и внедрением системы.

Качественно выполненный анализ на начальном этапе предотвращает многие будущие проблемы и способствует эффективности проекта.

Цель создания и функционирования информационной системы: обеспечение эффективной обработки и хранения данных

Дизайн и разработка

На этапе дизайна и разработки происходит воплощение аналитической работы в конкретное решение. Основные понятия технологии проектирования информационных систем, которые включают в себя подбор нужных инструментов и методологий для создания архитектуры, моделей данных и пользовательского интерфейса. Именно здесь специалисты определяются с выбором технологической платформы, создают проектные спецификации и разрабатывают прототипы.

Выбор подходящих технологий

Выбор технологии — критический аспект, который определяет как будут разрабатываться и функционировать ключевые компоненты информационной системы. Этот выбор непосредственно влияет на производительность, масштабируемость и общую надежность системы.

Разработка моделей данных

В чем состоит информационное обеспечение информационной системы, позволяет эффективно структурировать данные и гарантировать их целостность на протяжении всего процесса использования системы.

Таблица ниже отображает ключевые компоненты информационной системы и соответствующие используемые технологии:

КомпонентТехнологияОбоснование выбора
ФронтендReact/Angular/Vue.jsГибкость и масштабируемость интерфейса
БэкендNode.js/Java/PythonВысокая производительность и поддержка больших объемов данных
База данныхPostgreSQL/MongoDBНадежность в хранении и скорость обработки запросов
Система контейнеризацииDocker/KubernetesСпособствуют упрощению процессов развертывания и масштабирования приложения

Тестирование и внедрение

После завершения этапа разработки информационная система переходит к фазе тестирования и внедрения. Тестирование — это процесс, который обеспечивает проверку системы на наличие ошибок, уязвимостей и несоответствий сформулированным требованиям. Это важный этап, который подтверждает готовность системы к эксплуатации. Специалисты проводят различные виды тестирований, такие как:

  1. Функциональное тестирование, целью которого является проверка выполнения системой всех необходимых функций.
  2. Нагрузочное тестирование для определения пределов производительности системы в условиях растущего числа пользователей и объема обрабатываемых данных.

Обеспечение безопасности системы

Чтобы система была защищена от угроз и внешних атак, необходимо применить ряд мер, включая:

  1. Имплементацию криптографических методов шифрования данных и защиты транзакций.
  2. Регулярное обновление программных компонентов для устранения уязвимостей.

Тщательно продуманная система безопасности и постоянное сопровождение технической поддержки повышает доверие пользователей и обеспечивает долгосрочную работоспособность информационной системы.

Информационная система на предприятии: эффективное управление и автоматизация бизнес-процессов

Эксплуатация и поддержка

Эксплуатация и поддержка информационной системы — это не просто следующий шаг после внедрения, это непрерывный процесс, который включает в себя регулярное обновление системы, мониторинг ее производительности и реагирование на возникающие технические вопросы. Этот этап жизненно важен, так как он обеспечивает стабильность, надежность и актуальность системы.

Создание документации и руководств

Разработка обширной и понятной документации необходима для того, чтобы помочь пользователям быстро осваивать систему. Также она служит в качестве справочного материала и методической поддержки при решении возникающих вопросов.

Организация семинаров и тренингов

Регулярное проведение обучающих мероприятий для пользователей и IT-специалистов способствует повышению компетенций и оперативному решению возможных технических проблем.

Модернизация и масштабирование

Со временем возникает необходимость в модернизации информационной системы для соответствия новым требованиям рынка и пользователям. Модернизация позволяет улучшить производительность, расширить функционал и в целом повысить конкурентоспособность системы. Анализ эффективности текущего решения помогает определить области для улучшения и нововведений.

Процесс масштабирования информационной системы необходимо для поддержания работоспособности в условиях растущих объемов данных и увеличения числа пользователей. Процесс масштабирования может включать в себя:

  1. Горизонтальное масштабирование — добавление новых серверов в систему для увеличения ее производительности.
  2. Вертикальное масштабирование — усиление технических характеристик уже существующих серверов.

Для чего предназначены основные процессы, обеспечивающие работу информационной системы, если не для того чтобы поддерживать систему актуальной и отзывчивой к постоянно меняющимся требованиям бизнеса и технологий.

Устройство и функционирование информационной системы: графическое изображение схемы и компонентов

Выводы

Информационная система, будучи сложной и многоуровневой, требует внимательного и тщательного прохождения всех этапов, от планирования и разработки до внедрения, эксплуатации и обновления. Процесс ее создания и поддержки — это спираль непрерывного улучшения, требующая огромных усилий со стороны IT-специалистов, аналитиков, разработчиков и пользователей. Постоянное обновление и развитие информационной системы — залог ее долговечности и эффективности.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1: Какие факторы влияют на выбор технологий при проектировании информационной системы?
Ответ: При выборе технологий учитывается множество факторов, включая требования к производительности, масштабируемости, безопасности, стоимости внедрения и поддержки, а также предпочтения и опыт разработчиков.

Вопрос 2: Что такое горизонтальное и вертикальное масштабирование?
Ответ: Горизонтальное масштабирование заключается в добавлении новых серверов для распределения нагрузки, тогда как вертикальное масштабирование подразумевает увеличение мощности текущих серверов. Оба подхода используются для улучшения производительности и надежности системы.

Вопрос 3: Как происходит процесс обновления информационной системы?
Ответ: Процесс обновления системы включает планирование, тестирование и реализацию изменений. Обновления могут быть как регулярными (исправление ошибок, патчи безопасности), так и крупными (добавление нового функционала или изменение архитектуры).

Вопрос 4: Почему важно обучение пользователей при внедрении информационной системы?
Ответ: Обучение пользователей важно для обеспечения плавного перехода на новую систему и максимальной эффективности ее использования. Это также снижает число технических запросов и повышает удовлетворенность пользователей.

Вопрос 5: Что включает в себя поддержка информационной системы после внедрения?
Ответ: Поддержка включает в себя мониторинг системы, устранение неполадок, реагирование на запросы пользователей, обеспечение безопасности данных и выполнение периодических обновлений. Эти меры помогают поддерживать стабильную и надежную работу информационной системы.
17Дек
Импульс материальной точки

Импульс тела

С латинского языка слово импульс переводится, как толчок. В механике существует понятия импульса тела и импульса силы.  

Импульсом тела обладает любой объект, что двигается, а импульс силы — ФВ, что определяет изменение импульса тела в результате прикладывания силы.

Импульс силы выводится из второго закона Ньютона.

Импульс тела — векторная ФВ, которая определяет механическое движение, имеет то же направление, что и скорость.

Данная ФВ является произведением массы движущегося или покоящегося тела на его скорость.

Импульс измеряется и обозначается следующим образом [р] = кг*м/с.

Для определения значения импульса следует воспользоваться следующей формулой:

p = mv

p — импульс тела, кг*м/с

m — масса тела, кг

v — скорость тела, м/с

Импульс силы

Импульс силы — векторная ФВ, что определяется, как произведение среднего значения силы на промежуток времени, когда она действовала. 

Иными словами, импульс силы — это изменение импульса тела.

Направление импульса силы совпадает с направлением силы, действующей на тело. Обозначается, как [Ft] = 1 Н*с.

Данная формулировка является второй интерпретацией II закона Ньютона. Если на два разных тела действует одинаковая сила на протяжении одинакового времени, то изменения импульсов данного тела  одинаковые.

Если сила или скорость у тебя направлена под некоторым углом к рассматриваемой оси, то для нахождения модуля импульса следует использовать проекции величин на соответствующие оси.
15Дек
Закон Архимеда. Условия плавания тел

Закон Архимеда

На любое тело, находящееся в жидкости, действует давление данной жидкости. Чем ниже относительно столба жидкости находится тело или его часть, тем большее давление оказывается жидкостью.

Судя из данного утверждения можно предполагать, что, если погрузить тело произвольной формы, то на его нижнюю поверхность будет действовать давление, способное поднять данное тело на некоторую высоту. Эти принципы и лежат в основе закона Архимеда:

На любое тело, погруженное в жидкость или газ, действует некоторая сила, направленная в сторону, противоположную силе тяжести.

Данная сила называется выталкивающей и равна весу жидкости в объеме погруженной части тела.

Условия плавания тел

Все подводные лодки, корабли, самолеты, а также любые другие тела, которые передвигаются по газу или жидкости, устроены по принципу плаванья тел. Тело находится на поверхности жидкости, на какой-то глубине или на дне при поддержании некоторых условий.

Абсолютно понятно, что если взвесить тело динамометром, то его показания будут больше в воздухе, чем в воде.

Все дело в том, что на тело, находящееся в воздухе, действует сила тяжести, а в воде, кроме силы тяжести, действует архимедова сила, направленная в противоположную сторону, благодаря этому тело становится легче.

Судя из этого можно сделать следующие выводы:

1. Если сила тяжести по модулю больше силы Архимеда, то данное тело будет находиться на дне.

2. Если сила тяжести равна архимедовой силе, то тело будет находиться на некоторой высоте, определить которую можно через гидростатическое давление.

3. Если сила Архимеда больше силы тяжести, то тело будет находиться на поверхности жидкости.

Все корабли имеют отметку, называемую ватерлинией. Данная отметка позволяет определить, насколько сильно можно нагружать корабль, чтобы он не утонул. Если он проседает в воду ниже ватерлинии, то его считают перегруженным, существует риск катастрофы.
13Дек
Давление в жидкости, покоящейся в ИСО

Если рассматривать столб жидкости, то давление в каждой её точке зависит от высоты жидкости над данной точкой.

Сообщающиеся сосуды

Сообщающиеся сосуды — соединенные сосуды. 

В них жидкость одинаковой плотности всегда будет устанавливаться на одном уровне.

Если жидкость имеет различные плотности, то следует учитывать давление, которое оказывает каждая жидкость.

В сообщающихся сосудах высота расположения выше у той жидкости, которая имеет меньшую плотность, поскольку более тяжелая жидкость вытесняет её.

Давление в сообщающихся сосудах зависит от силы, действующей со стороны жидкости, а также от площади их поперечного сечения.
11Дек
Закон Паскаля

Давление

Гидроаэромеханика — это раздел физики, изучающий покоящуюся и двигающуюся жидкость.

При изучении данного раздела следует предположить, что рассматриваемая жидкость и газы являются несжимаемыми — это значит, что их плотность никоим образом не зависит от изменения давления.

ФВ, которая определяет величину силы на некоторую площадь со стороны жидкости, называется давлением

Определяется по формуле:

Давление — скалярная величина, поэтому для нее нет понятия направления. Причем следует учесть, что в случае с жидкостью, сила действует четко перпендикулярно поверхности.

Единицей измерения давления считается: [р] = 1Па. Кроме этого можно встретить и другие, не основные, единицы измерения: 1 атм = 1 бар = 105 Па = 760 мм.рт.ст.

Закон Паскаля

Любая покоящаяся жидкость имеет одинаковое давление по всем направлениям, при этом, передавая его во все стороны.

В зависимости от глубины жидкости, давление изменяется — чем больше глубина, тем больше давление. Это давление называется гидростатическим:

При наличии сосуда произвольной формы, произвольного объема, но с одинаковой площадью поперечного сечения налить жидкость с одинаковым столбом жидкости, то давление в каждом сосуде будет одинаково, поскольку оно не зависит от массы жидкости, а только от высоты жидкости и от сечения.

Если сосуд с жидкостью открыт, то кроме давления жидкости, на дно сосуда действует также и атмосферное давление.

Закон Паскаля можно визуально наблюдать с помощью специального резинового шара с небольшими отверстиями во всех направлениях. Данный шар наполнен водой и находится под поршнем. С помощью данного оборудования мы заметим, что под поршнем жидкость из шара будет выходить с одинаковой интенсивностью во все стороны. Тот же опыт можно произвести и с дымом.
9Дек
Равновесие тел

Под равновесием понимают такое состояние тела, при котором оно остается неподвижным относительно выбранной ИСО.

Раздел физики, который изучает равновесие, называется статикой.

Условия равновесия

Существует два основных условия равновесия тел:

1. Исходя из известного нам II закона Ньютона, чтобы тело оставалось неподвижным, суммарная (равнодействующая) сила должна быть равна нулю. То есть, чтобы определить условие, при котором тело будет находиться в равновесии, сумму проекций сил на любую ось, следует приравнять к нулю:

2. Второе условие касается моментов сил:

Чтобы тело находилось в равновесии, сумма моментов на все оси тоже должна равняться нулю.

Для определения знака момента следует помнить правило:

Если момент вращает тело против часовой стрелки, то он отрицательный, если по часовой стрелке — положительный.

Следует запомнить некоторое уточнение: Если тело находится в равновесии, это еще не значит, что оно покоится.

Общие рекомендации по решению задач на статику

В основе каждого алгоритма лежит два основных условия равновесия, которые следует записать в первую очередь в проекциях с учетом знаков.

Для тела, двигающегося поступательно без вращений, следует:

1. Сделать схематический рисунок условия задачи. На данном рисунке следует обозначить все силы, указывая направления и точки приложения. На рисунке следует указать ось и плечо.

2. На рисунке следует указать направления осей. Они выбираются произвольно с учетом удобства нахождения проекций.

3. Записать условия равновесия. Если количество сил не превышает трёх, то для удобства их следует объединить в один треугольник, в котором можно воспользоваться теоремой синусов, косинусов, Пифагора для определения неизвестных величин.

Решение задач для тел, имеющих ось вращения:

1. На рисунке указать все силы, плечи, направление моментов.

2. Составить уравнения равновесия относительно оси. Если ось не задана, то установить её в неподвижной точке тела. Относительно данной оси следует определить знаки моментов.

3. Составить систему уравнений равновесия и решить её относительно неизвестной величины.
7Дек
Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона. Принцип относительности Галилея

Ученые еще много тысяч лет назад пришли к выводу, что все объекты вокруг нас ленивые, поэтому стремятся к тому, чтобы находится в состоянии покоя. Чтобы тело начало двигаться, к нему следует приложить силу. Но в том случае, когда её убирают, тело снова стремиться стать неподвижным. Однако все, что ученые древних веков не могли объяснить, объяснялось вмешательством Богов.

Первым рискнул вмешаться в данное представление Г. Галилей. Он проводил опыт над шариком и заметил, что, когда тело катиться по наклонной плоскости вниз, то оно увеличивает свою скорость, если двигается вверх, то уменьшает. Затем он предположил, что если бы в мире не существовало бы сил трения и тяжести, то все тела двигались бесконечно долго, не изменяя при этом своей скорости.

Для изучения причин, в результате которых тело начало двигаться, используют законы динамики.

Все законы, которые изучаются в школе, справедливы для инерциальных систем отсчета (ИСО).

ИСО — это такие системы, в которых тела неподвижны или имеют постоянную скорость, если к ним не прикладывается сила, или равнодействующая их равна нулю.

Движение тела, сохраняющее свою скорость, называется движением по инерции.

ФВ, что характеризует инертные свойства тела, называется массой.

І закон Ньютона

Если в ИСО тело неподвижно или двигается равномерно и прямолинейно, то на него не действуют силы или же они уравновешены.

Данный закон еще называется законом инерции.

Это означает, что все тела начинают двигаться с ускорением только в тех случаях, когда на них действуют другие объекты системы.

Принцип относительности Галилея

Однажды Галилей, будучи в кабине корабля, где не было окон, заметил, что никто и никогда не заметит, двигается система равномерно или находится в неподвижном состоянии. Таким образом, он сделал вывод, что: 

Не существует опытов, позволяющих определить, двигается система равномерно или же все-таки находится в состоянии покоя.
5Дек
Твердое тело. Поступательное и вращательное движение твердого тела

Твердым телом называется физический объект, формы которого неизменны при любых воздействиях на него. Если взять произвольные две точки такого тела, то расстояние между ними всегда будет постоянным.

Основными задачами кинематики в данном разделе являются:

  • определить характеристики и описать движение твердого тела в целом;
  • определить характеристики и описать движение отдельных точек твердого тела.

Твердое дело может двигаться:

  • поступательно;
  • вращаться вокруг оси;
  • плоско;
  • вращаться вокруг точки;
  • произвольно.

В курсе школьной физики рассматриваются только первые два вида движения.

Поступательное движение

Движение тела можно назвать поступательным, если на данном теле можно провести прямую через две точки, которая будет двигаться параллельно своему предыдущему положению.

Любое тело в природе, которое двигается по прямой линии, двигается поступательно, а каждая точка на данном теле описывает траекторию прямой линии или окружности.

Примеры поступательного движения:

Во время поступательного движения каждая точка заданного тела описывает одинаковые траектории, имеет одинаковую величину скорости, а также ускорения.

Изучение данного вида движения для твердого тела можно свести к его изучению для точки, находящейся на теле, которое двигается поступательно.

Вращательное движение вокруг оси

Данный вид движения характеризуется двумя точками и прямой, которую можно провести через них — если прямая в теле остается неподвижной, а все остальные точки тела вращаются вокруг нее, то такое движение можно считать вращательным вокруг оси.

Прямая, вокруг которой тело вращается, называется осью вращения.

Для данного вида движения справедливы все формулы, которые используются для точки, двигающейся по окружности. Кроме этого, можно ввести новую физическую величину — угловое ускорение, основной единицей которого является 1с-2:

где

— угловая скорость.
3Дек
Движение тела по окружности. Угловая и линейная скорости точки. Центростремительное ускорение точки

Траектория движения — окружность.

Так как скорость — векторная величина, то она зависит не только от модуля значения, но и от направления. Поэтому движение тела по окружности можно назвать равноускоренным. Даже если тело будет двигаться с постоянной по величине скоростью, её направление будет постоянно изменяться.

Любое криволинейное движение можно свести к нескольким движениям по окружности. Примером данного движения является бег по стадиону, ход стрелки часов, прогулка на корде лошади и другое.

Основные характеристики движения

1. Линейная скорость

Мгновенная скорость (линейная) — на протяжении всего движения меняет свое направление вдоль касательной к траектории.

Так как траектория движения точки — окружность, то в качестве пути в числителе находится формула длины перемещения.

Поэтому формула мгновенной скорости приобретает следующий вид, где Т — период:

2. Центростремительное ускорение

Направлено перпендикулярно к линейной скорости на протяжении всего движения.

Центростремительное ускорение определяется по формуле:

3. Период вращения

Период вращения — это величина, определяющая время, за которое тело делает одно полное вращение.

Период — это скалярная величина. Основной единицей периода является [Т]=1с.  

Период определяется по формуле:

где N — количество оборотов, t — время, за которое они были совершены.

4. Частота вращения

Определяет, насколько часто совершаются обороты в единицу времени.

Частота — скалярная величина. Измеряется в [n] = 1с-1.

Частота определяется по формуле:

5. Угловое перемещение

Угловое перемещение — величина, которая определяется углом поворота радиуса, соединяющего центр описываемой окружности, с точкой, где находится тело, относительно начального его положения.

Данная величина может измеряться в градусной или радианной мере углов.

6. Угловая скорость

Это значение, которое определяет, насколько изменяется угловое перемещение со временем.

Измеряется в 1 рад/с.

Определяется по формуле:

где

— угловая скорость материальной точки, 1/с

— угол поворота радиус — вектора, рад

— промежуток времени, с

Угловое перемещение связано с линейной скоростью и центростремительным ускорением следующей формулой:
1Дек
Свободное падение. Ускорение свободного падения. Движение тела, брошенного под углом α к горизонту

Частным случаем равноускоренного движения тела, которое двигается по прямой траектории, является свободное падение. Абсолютно не важно, было ли кинуто тело вверх или же наоборот вниз, — оно в любом случае упадет на Землю.

Когда тело бросают вертикально вверх, оно половину участка пути двигается равнозамедленно, затем на мгновение останавливается, и продолжает двигаться в противоположном направлении, ускоряя свое движение.

Еще одна очень удивительная вещь — несмотря на то, какую массу имеет тело — будь-то пушинка, гиря или же кусок дерева. Если все эти тела будут иметь одинаковую форму и будут находиться в вакууме, то упадут с одинаковой высоты на Землю за одинаковое время.

Данный опыт был проведен и доказан Галилео Галилеем. Выяснилось, что все тела, отпущенные на некотором расстоянии от Земли, упадут на нее с одинаковым ускорением.

Движение, при котором тело двигается вниз только под действием притяжения к Земле называется свободным падением.

Ускорение свободного падения

Все тела, отпущенные на некотором расстоянии от какой-либо поверхности на Земле, будут двигаться с ускорением равным g=9,81 м/с2.

Значение g зависит:

  • от расстояния до поверхности Земли;
  • от того, в какой части планеты находится тело (на экватор или же на полюсах) — из-за того, что Земля имеет форму элипсоида, расстояние до ядра на полюсах меньше, чем на экваторе, поэтому g в данной местности больше;
  • от типа пород в данной местности — ускорение свободного падения в горах или в районе залежи полезных ископаемых больше, чем над океаном.

Так как свободное падение является равноускоренным прямолинейным движением, то при решении задач на данную тему можно использовать основное кинематическое уравнение движения, с одной поправкой — вместо ускорения а, будем использовать постоянное ускорение g.

Законы свободного падения тел:

Если тело брошено с некоторой высоты, то оно будет двигаться ускоренно, а значит, в уравнении перед g будет стоять знак «+». Если же тело кинуто вертикально вверх, то до достижения максимальной высоты перед g будет знак «-«.

Алгоритм решения задач на свободное падение

  • Для начала следует записать кратко, что дано по условию задачи.
  • Все величины следует перевести к основным единицам.
  • Нарисовать схематический рисунок, на котором указать начало координат, направление оси, а также расставить направление и значения скорости и ускорения.
  • Записать основное кинематическое уравнение в векторном виде.
  • Записать уравнение движения, проецируя все ФВ на ось.
  • При необходимости использовать дополнительные формулы.

Движение тела, брошенного под углом α к горизонту

Наука, изучающая движение тел в поле земного притяжения, называется баллистикой.

При решении задач на тело, что движется в поле земного притяжения, движение разделяют на два основных вида:

  • горизонтальное — равномерное движение;
  • вертикальное — равноускоренное движение, где тело двигается с ускорением свободного падения.

При решении задач используется следующая система уравнений:

  • Для определения траектории движения используется следующее уравнение:
  • Время движения определяется по формуле:
  • Максимальная высота, которой достигнет тело во время движения:
  • Дальность полета:
  • Следует запомнить, что максимальную дальность имеет тело, брошенное под углом 45 градусов к горизонту. Определение результирующей скорости:
  • Определение угла падения:
  • Определение высоты полета в данный момент времени:

Задачи на данный вид движения решаются по тому же алгоритму, что и для свободного падения, но с одним исключением — для них необходима двумерная координатная плоскость.