Animation: Federpendel - Sinus - Kreisbewegung: 1:50 und 4:36 in https://www.youtube.com/watch?v=GqkND_7Kcc8
Fadenpendel - Kreisbewegung: https://www.youtube.com/watch?v=BrQhXh9jcOk
Beides in einem (etwas seltsam präsentiert): https://www.youtube.com/watch?v=JSBw-JyFgZk
https://en.wikipedia.org/wiki/Simple_harmonic_motion#/media/File:Simple_Harmonic_Motion_Orbit.gif
evtl. auch https://www.mathsisfun.com/algebra/trig-sin-cos-tan-graphs.html
harmonische Schwingung zum Ausprobieren verschiedener Parameter: https://www.geogebra.org/classic/gmvkg3uc
Eventuell bisschen allgemeines erklären: Sprache (Python), Programm, Interpreter (heisst ebenfalls Python).
Ideen: Erst mit Python-Shell (auch REPL (= read-eval-print loop, vgl. https://en.wikipedia.org/wiki/Read%E2%80%93eval%E2%80%93print_loop) genannt, also Python im interaktiven Modus).
Python-Shell meist zum Ausprobieren kleiner Sachen.
Python ist eine Programmiersprache. Die App “Python”, die wir heruntergeladen haben, dient dazu, Python-Programme Schritt für Schritt in eine dem Computer verständliche Maschinensprache zu übersetzen. Solche Übersetzungsprogramme nennt man Interpreter (to interprete = dolmetschen). Deswegen sollte man diese App eigentlich als “Python-Interpreter” bezeichnen.1)
Mehrere Möglichkeiten, eine solche zu öffnen:
python
+Enter
ein.F1
, suche nach “Python: Start REPL” und klicke dies an.python
+Enter
ein.print(“Hello World”)
Arithmetische Ausdrücke - Rechnen mit Zahlen: ''+'', ''-'', ''*'', ''/'', ''//'', ''%'', ''**'' Aufgabe: Was bedeuten ''//'', ''%'', ''**'' 2 hoch 100 (Wurzel?): import math, math.sqrt(3) oder from math import * sqrt(3) oder 3**0.5 Strings und Rechnen mit Strings: ''+'' und ''\n'' " als Begrenzungszeichen? Zahl mal String. Beispiele: * print(n* "Informatik ist mein Lieblingsfach.") * dasselbe mit Leerzeichen, mit ''\n'' * oder print(10 * "eat, sleep, bike, repeat!") * Mops * * print(10*"+"+"\n") * print(10*(10*"+"+"\n")) * print(2+3) * print("2+3") wo?: Datentypen und Variablen Zuweisung * x = 2+5 * s = "hallo" * type(s) * unterscheide ''x = "2+5"'' und ''x=2+5''. Erkläre, dass Zuweisung auswertet. * erkläre: x = x + 5 * Initialisierung notwendig. * gedicht = 'Ein Mops kam in die Küche, und stahl dem Koch ein Ei. Da nahm der Koch die Kelle, und schlug den Mops zu Brei\n\n Da kamen viele Möpse und gruben ihm ein Grab und setzen ihm ein\' Grabstein, worauf geschrieben stand:\n\n' * print(10 * gedicht) Erkläre, was Python-Shell ausgibt. exit() oder ''Ctrl+D'' zum Verlassen der REPL Erkläre, wie man das in einem Programm macht. Nun brauche ''print(...)''. ''input'': Liefert **stets** einen String. Muss umwandeln ("cast-en"). Aufgabe: Lies Namen ein, begrüsse namentlich. Aufgabe: Lies zwei Zahlen ein, gib Summe und Produkt aus. Aufgabe: Gib "Schachfeld" variabler Grösse aus (möglichst kurzes Programm!) ''print'' mit mehreren Argumenten? ohne Argument = neue Zeile? f-strings: Aufgaben 1 - 5 auf https://www.w3schools.com/python/python_variables_exercises.asp
Ich zeichne zugehöriges Flussdiagramm (an Tafel oder per Drawboard). Eventuell erste Erklärungen zu Kontrollstrukturen, hier vor allem Schleife, Entscheidung (= Verzweigung).
Speichere die folgende Grafik-Bibliothek unter dem Namen kantigrafik.py
in deinem Python-Verzeichnis ab (Anklicken mit rechter Maustaste).
Neue Version vom 01.12.2022: (HABE DAS FILE IM MEDIAMANAGER DURCH NEUE VERSION ÜBERSCHRIEBEN … also eventuell kleine Änderungen nötig.)
Versuche anhand des folgenden Programms die wesentlichen Funktionen der Bibliothek kantigrafik
zu verstehen:
(1) Ergänze das unten stehende Python-Programm so, dass ein rechtwinkliges Dreieck gezeichnet wird, dessen Katheten parallel zu den Koordinatenachsen sind und Länge a
und b
haben.
Eine Skizze auf einem Blatt Papier mag helfen.
(2) Zeichne zusätzlich den Umkreis dieses rechtwinkligen Dreiecks.
Beachte: Ändert man die Werte der Variablen a
und b
, so muss sich die Zeichnung entsprechend ändern.
from kantigrafik import * zeichenfenster(-4, -4, 8, 6, 100, "Rechtwinkliges Dreieck mit Umkreis") a = 4 b = 3 # Hier deinen Code ergänzen! zeige() warte_auf_klick()
Die wichtigsten Befehle der Bibliothek kantigrafik
an Beispielen erläutert:
zeichenfenster(-3, -2, 8, 5, 100)
: Öffnet ein Zeichenfenster mit einem (unsichtbaren Koordinatensystem), dessen $x$-Koordinaten von -3 bis 8 gehen und dessen $y$-Koordinaten von -2 bis 5 gehen. Der Punkt $(-3,-2)$ ist also der Punkt ganz links unten und der Punkt $(8,5)$ ist der Punkt ganz rechts oben. Die Zahl 100 legt fest, dass eine Einheit des Koordinatensystems auf dem Bildschirm 100 Pixel lang sein soll.linie(3, 7, 1, -2)
: Zeichnet eine Linie vom Punkt $(3,7)$ zum Punkt $(1, -2)$.kreis(5, 2, 7)
: Zeichnet einen Kreis mit Mittelpunkt $(5,2)$ und Radius $7$.punkt(3, -2)
: Zeichnet einen Punkt an der Stelle $(3, -2)$.raster()
: Zeichnet das “Koordinatenraster” ein.x_achse()
: Zeichnet die $x$-Achse ein.y_achse()
: Zeichnet die $y$-Achse ein.schreibe(3, -2, “Kantigrafik-Demo”, 0.5)
: Schreibt den angegebenen Text in der Grösse 0.5 (in Einheiten) mit “linker unterer Ecke” am Punkt (3, -2).grad_cos(45)
: Berechnet den Cosinus des (in Grad angegebenen) Winkels $45^\circ$.grad_sin(45)
: Analog für Sinus.grad_tan(45)
: Analog für Tangens.farbe(ROT)
: Setzt die Farbe auf rot. Andere vordefinierte Farben sind GRUEN
, BLAU
, GELB
, MAGENTA
, CYAN
, WEISS
, SCHWARZ
, GRAU
. Weitere Farben bekommt man mit Funktionsaufrufen wie farbe(224, 114, 213)
unter Verwendung des RGB-Farbmodells (RGB steht für Red-Green-Blue; verwende etwa den RGB Color Calculator auf https://www.w3schools.com/colors/colors_rgb.asp).zeige()
: Mit diesem Befehl wird alles bisher Gezeichnete sichtbar. (Die vorigen Zeichenbefehle zeichnen in Wirklichkeit “im Hintergrund”. Erst mit dem Funktionsaufruf zeige()
wird alles angezeigt.)
Zum Anzeigen des bereits Gezeichneten muss man den Befehl zeige()
verwenden.
pause(1.5)
: Pausiert 1.5 Sekunden.speichere(“zeichnung.jpeg”)
: Speichert den Inhalt des Zeichenfensters in der Datei “zeichnung.jpeg”.warte_auf_klick()
: Lässt das Zeichenfenster so lange offen, bis der Benutzer hineinklickt oder Escape drückt oder es schliesst oder die Taste “q” drückt. Dieser Befehl steht üblicherweise ganz am Ende des Programms (und nirgendwo sonst).Link zur Seite Zur Kursseite
while
verwenden. Werte der Tasten einfach angeben (bzw. Mini-Programm)! Andere Taste: Piepston.Je zwei Leute bekommen einen Roboter. Bitte sorgsam behandeln!
Partnerarbeit
Kopiere das folgende Python-Programm in Tigerjython.
Es gibt zwei Ausführungsarten:
Probiere beide aus. Im Robotermodus sollte sich der Roboter bewegen. Er kann dann auch ausgesteckt werden und das Programm kann mit dem Knopf neben der USB-Buchse am micro:bit gestartet werden.
from mbrobot import * forward() delay(2000) right() delay(400) forward() delay(2000) stop()
Partnerarbeit
Am obigen Programm siehst du, dass sich die Befehle für den Roboter von den Befehlen für die Schildkröte unterscheiden. Statt Längen oder Winkel direkt anzugeben, führt der Roboter die aktuelle Bewegung so lange durch, bis eine neuer Befehl kommt. Der Befehl delay(2000)
steht beispielsweise für “2000 Millisekunden abwarten (und dabei weiterhin die aktuelle Bewegung durchführen)”.
Finde durch Experimentieren heraus:
Verwende diese Erkenntnisse, um dein Turtle-Programm für die quadratische Spirale in ein Roboter-Programm umzuschreiben (zuerst 10 cm vorwärts, dann nach jedem rechtwinkligen Abbiegen 10 cm weiter fahren als zuvor).
Lies Befehle aus dem Abstandssensor aus und gib diese per print
aus.
Mit while True:
-Schleife? Bereits if
verwenden?
Rasenmäher-Roboter?
Halte konstanten Abstand.
Als Ausblick auf das nächste Mal.
Eher keine Hausaufgabe…
Oft sollen gewisse Programmteile nur unter gewissen Bedingungen ausgeführt werden.
In unserem Kuchenback-Flussdiagramm wird im grünen Bereich abgefragt, ob der Kuchen schmeckt: Abhängig von der Antwort geht es weiter im Flussdiagramm.
Das geht in Python durch if
-Selektion.
Einzelarbeit, ca. 5 Minuten
Der folgende Code definiert eine Funktion richtung()
. Er gibt die aktuelle Ausrichtung der Schildkröte in Grad an.
from gturtle import * # In der folgenden Zeile beginnt die Definition der Funktion def richtung(): w = heading() while r < 0: w = w + 360 while r >= 360: w = w - 360 return w # In der folgenden Zeile beginnt das Hauptprogramm makeTurtle() repeat 10: print(richtung()) right(100)
Besser?
import datetime def zeitInMinuten(): jetzt = datetime.datetime.now() minute = jetzt.minute return minute print(zeitInMinuten())
Einzelarbeit, ca. 5 Minuten
Der folgende Code definiert eine Funktion spielfeld()
. Das Schlüsselwort return
macht den rechts davon stehenden Ausdruck zum Rückgabewert.
Beachte:
+
werden zwei Strings (= Texte, deren Beginn und Ende mit Anführungszeichen markiert sind) “hintereinandergehängt”.# In der folgenden Zeile beginnt die Definition der Funktion def spielfeld(): s1 = "+-+-+-+\n" s2 = "| | | |\n" s3 = "+-+-+-+\n" s4 = "| | | |\n" s5 = "+-+-+-+\n" s6 = "| | | |\n" s7 = "+-+-+-+\n" return s1 + s2 + s3 + s4 + s5 + s6 + s7 # In der folgenden Zeile beginnt das Hauptprogramm b = spielfeld() print(spielfeld())
Schreibe eine Funktion, die den Anfangsbuchstaben deines Vornamens als “Bild aus Buchstaben” zurückgibt.