T1. Water modeling
Kata Pengantar
Terima kasih kepada Tuhan atas segala yang diberikan. Buku dengan judul “WATER MODELLING” ini bertujuan untuk memberikan penjelasan seputar water modelling dan penerapannya dengan menggunakan software blender.
Kami dari tim penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada Bapak I Made Wiryana yang telah memberikan bimbingan maupun arahan kepada kelompok kami sehingga kami bisa memahami tentang tugas yang telah diberikan oleh bapak tersebut. Terima kasih juga kepada teman-teman kelas 3IA03 yang telah turut membantu dalam memberikan informasi seputar cara pengerjaan tugas ini. Kami dari tim penulis menyadari bahwa naskah buku yang kami tulis bukanlah yang paling sempurna, sehingga jika ada penulisan nama maupun materi yang salah kami memohon maaf.
Besar harapan kami dari tim penulis dengan adanya buku ini, pembaca semakin tahu apa yang dimaksud dengan water modelling tersebut dan bisa bermamfaat di kemudian hari.
Depok, Januari 2013
Part I Bab 1. Pendahulun
1.1 Latar Belakang
Pada penulisan sofskill kali ini membahas tentang Desain Pemodelan Grafik. Desain Pemodelan Grafik itu sendiri adalah suatu ilmu yang mempelajari tentang teknik membuat sebuah objek, memanipulasi gambar dan membuat sebuah gambar dapat terlihat seperti hidup (bergerak). Proses ini sepenuhnya dilakukan oleh komputer. Di sini akan menjelaskan tentang implemntasi water modelling. Water modelling adalah pemodelan air dengan ciri yang dimiliki oleh air, baik jika diberi aksi maupun reaksi air ketika diberi aksi. Dalam water modelling, kita menggunakan software blender sebagai media untuk menginplementasikan water modelling.
Unsur yang digunakan dalam pembuatan water modeling ini sama seperti unsur dasar dalam disiplin desain lainnya. Unsur-unsur tersebut yaitu adalah (termasuk shape, bentuk (form), tekstur, garis, ruang, dan warna) membentuk prinsip-prinsip dasar desain visual. Prinsip-prinsip tersebut, seperti keseimbangan (balance), ritme (rhythm), tekanan (emphasis), proporsi ("proportion") dan kesatuan (unity), kemudian membentuk aspek struktural komposisi yang lebih luas.
Water modeling yang kali ini kita buat adalah berupa pemodelan sebuah air yang jatuh ke sebuah wadah, pemodelan tersebuat hanya terdiri dari sebuah air yang jatuh kepada dari sebuah ketingiian tertentu ke sebuah wadah atau bejana yang telah di buat sehingga wadah tersebut dapat terisi penuh oleh air yang telah kita buat jatuh sebelumnya, di sini kita membuatnya agar terlihat seperti aslinya (nyata) seperti yang kita lihat sehari hari.
Proses pembuatan yang baik akan menghasilkan hasil yang sangat memuaskan. Sedangkan proses pembuatan yang kurang baik akan membuat hasil menjadi berantakan dan tidak menjadi yang diharapkan, sehingga di sini di butuhkan keahliah dan kesabaran dan kerja kelompok yang baik dalam pembuatan water modeling tersebut.
1.2 Maksud dan Tujuan
Adapun maksud dan tujuan dari pembuatan Water Modelling kali ini adalah :
1. Melengkapi salah satu syarat tugas yang di berikan dalam mata kuliah Desai Pemodelan Grafis guna menambah nilai sofskill
2. Mempersiapkan mahasiswa pada untuk dapat membuat hasil karya sesuai dengan bidang studi yang di jalani
3. Melatih kemampuan dan keterampilan mahasiswa dalam melakukan tugas dan pekerjaan kelompok.
4. Mendapatkan masukan baru, baik berupa ilmu pengetahuan, teknologi, dan pengalaman diluar perkuliahan, sehingga diharapkan dapat mensinergikan antara dunia perkuliahan dengan dunia kerja
1.3 Metode Pembuatan
Di dalam pembuatan laporan ini, metode yang digunakan adalah sistim kelompok dan pembagian tugas masing masing sesuai dengan kesepakatan yang telah di berikan oleh ketua : Adapaun pembagian tugas dalam pembuatan tugas Water Modeling kali ini adalah sebagai berikut:
1. Ketua : Indra umbantobing, Tugas : Mengatur jadwal pertemuan Mengatur perencanaan kerja Mempertagung jawabkan semua aktivitas kerja secara umum
2. Desiner/Programer : Fransisko Ditto Asisi, Tugas : Desiner bertanggung jawab atas tampilan dari konsep kerja baik dalam seni menggambar maupun animasi yang akan dikerjakan
3. Programer 1: Budi Aziz, Tugas : Menginplementasikan hasil dari gambar ke dalam software aplikasi yang mendukung
4. Progremer 2 : Triaji Saputra, Tugas : Menginplementasikan hasil dari gambar ke dalam software aplikasi yang mendukung
5. Dokumentator : Zulfikar Anwar Aziiz, Tugas : Mendokumentasikan semua kegiatan kerja, baik dari mulai kegiatan rapat hingga penulisan naskah yang utuh.
1.4 Ruang Lingkup
Dalam penyusunan pembuatan water modelling ini kami membatasi ruang lingkup yang akan kami bahas. Kami hanya akan membahas bagaimana proses Pembuatan Water modeling yaitu berupa tumpahan sebuah air ke dalam wadah atau bejana sehingga wdah tersebut terisi penuh dengan membuatnya menjadi 3D sehingga terlihat sesuai dengan aslinya yang kita lihat sehari hari, dengan sofware blender. Hasil yang akan dicapai disini adalah membuat sedikit animasi/gambaran bagaimana water modelling itu sehingga terlihat nyata sehingga dapat diimplementasikan dengan baik, yaitu berupa aliran anak sungai.
1.5 Permasalahan Pokok
Adapun masalah yang akan dibahas dalam laporan Kuliah Kerja Praktek yaitu: Proses pelaksanaan pembuatan Water Modeling, di sini kami juga baru belajar sehingga kami harus mempelajari tentang water modeling tersebut dan penggunaan perangkat lunak yang di gunakan dalam hal ini Blender.
1.6 Sistematika Penulisan
Kami menyusun penulisan pembuatan Water Modeling kali ini menjadi lima bab dan masing-masing dibagi kedalam subbab yakni sebagai berikut:
• BAB I : Pendahuluan Bab ini berisi pendahuluan yang menerangkan tentang latar belakang, maksud dan tujuan penulisan, metode pengumpulan data, ruang lingkup, permasalahan pokok, serta sistematika penulisan.
• BAB II: Konsep Water Modelling Bab ini berisi tentang Penjelasan tentang konsep tersebut. Dapat menggunakan penjelasan matematika, algoritma, contoh ataupun juga sejarah dikembangkannya konsep ini termasuk orang yang mengembangkannya.
• BAB III: Perangkat lunak, perangkat bantu yang menerapkan konsep Water Modelling tersebut. Didalam bab ini, penulis menjelaskan Perangkat lunak, perangkat bantu yang menerapkan konsep Water Modellingtersebut.
• BAB IV: Kasus/contoh pemanfaatan perangkat lunak tersebut untuk konsep Water Modelling Didalam bab ini, membahas tentang Kasus/contoh pemanfaatan perangkat lunak tersebut untuk konsep Water Modelling .
• BAB V: Penutup dalam bab ini, menjelaskan mengenai saran dan isi kesimpulan dari pembuatan water Modelling, dan mungkn saran-saran yang berguna bagi kita semua terutama bagi kami pembuat yang berkaitan tentang water modeling tersebut .
Part II Bab 2. Konsep Water Modelling
Dalam pembuatan Water Modelling kali ini kita akan membuat simulasi dari penggambaran sebenarnya dari sebuah air yang jatuh dari ketinggian tertentu ke dalam sebuah bejana atau wadah yang di buat dengan volume bejana yang telah di tentukan dan wadah tersebut akan terisi air yang jatuh tersebut sehingga wadah akan terisi penuh oleh air. Konsep yang di gunakan dalam kimia komputasi , model klasik air yang digunakan untuk simulasi cluster air , cairan air, dan larutan encer dengan pelarut eksplisit. Model ini menggunakan perkiraan dari mekanika molekul. dapat diklasifikasikan dengan jumlah poin yang digunakan untuk mendefinisikan model (atom ditambah situs dummy), Sebuah alternatif untuk model air eksplisit adalah dengan menggunakan solvasi implisit model, juga dikenal sebagai model kontinum, contoh yang akan menjadi model solsavi. Sebuah model air di definisikan oleh geometri, bersama-sama dengan parameter lain seperti biaya atom dan Lennard-Jones parameter.
Model air sederhana
1. Model air sederhana memperlakukan molekul air sebagai kaku dan hanya bergantung pada interaksi non-berikat . Interaksi elektrostatik dimodelkan menggunakan hukum coloumb dan gaya dispersi dan tolakan menggunakan potesial Lennard-jones . Potensi untuk model seperti TIP3P dan TIP4P diwakili oleh
di mana k C, kostanta elektrostatik, memiliki nilai 332.1 Å · kkal / mol dalam satuan yang umum digunakan dalam pemodelan molekul, q i adalah biaya parsial relatif terhadap muatan elektron, r ij adalah jarak antara dua atom atau situs dibebankan, dan A dan B adalah Lennard-Jones parameter. Situs dibebankan mungkin pada atom atau pada situs dummy (seperti pasangan mandiri). Dalam model air yang paling, istilah Lennard-Jones hanya berlaku untuk interaksi antara atom oksigen. Gambar di bawah menunjukkan bentuk umum dari 3 - 6 untuk model air-situs. Parameter geometrik yang tepat (jarak dan sudut OH HOH) bervariasi tergantung pada model.
2. Sebuah model tempat air yang didasarkan pada model tiga-situs asing SPC telah ditunjukkan untuk memprediksi sifat dielektrik dari air dengan menggunakan situs-renormalized teori cairan molekul
3. model memiliki situs interaksi tiga, sesuai dengan tiga atom dari molekul air. Setiap atom akan diberi muatan titik, dan atom oksigen juga mendapatkan Lennard-Jones parameter. model ini sangat populer untuk dinamika molekul simulasi karena kesederhanaan dan efisiensi komputasi. Kebanyakan model menggunakan geometri kaku yang cocok dengan geometri diketahui dari molekul air. Pengecualian adalah model SPC, yang mengasumsikan bentuk tetrahedral yang ideal (HOH sudut 109,47 °) bukan sudut diamati 104,5 °. Tabel di bawah ini daftar parameter untuk beberapa model.
Model SPC / E menambahkan koreksi polarisasi rata-rata untuk fungsi energi potensial:
di mana μ adalah dipole dari molekul air secara efektif terpolarisasi (2,35 D untuk model SPC / E), μ 0 adalah momen dipol dari molekul air yang terisolasi (1,85 D dari percobaan), dan α i adalah polarisabilitas isotropik konstan, dengan nilai 1,608 × 10 -40 F m 2. Karena biaya dalam model adalah konstan, koreksi ini hanya menghasilkan menambahkan 1,25 kkal / mol (5.22 kJ / mol) dengan energi total. Hasil Model SPC / E di kepadatan yang lebih baik dan difusi konstan dari model SPC.
Model TIP3P diimplementasikan dalam CHARMM medan kekuatan adalah sedikit versi modifikasi dari aslinya. Perbedaannya terletak pada Lennard-Jones parameter: seperti TIP3P, versi CHARMM model menempatkan Lennard-Jones parameter pada atom hidrogen juga, di samping satu di oksigen. Tuduhan tidak dimodifikasi.
Fleksibel SPC air Model
Titik muatan fleksibel sederhana air model (atau model air Fleksibel SPC) adalah re-parametrization dari model air tiga-situs SPC. Model SPC kaku, sementara model SPC fleksibel fleksibel. Dalam model Toukan dan Rahman, OH peregangan dibuat anharmonic dan dengan demikian perilaku dinamis baik dijelaskan. Ini adalah salah satu dari tiga pusat yang paling akurat air model tanpa memperhitungkan polarisasi . Dalam dinamika molekuler simulasi memberikan yang benar kepadatan dan permitivitas dielektrik air.
4. model menempatkan muatan negatif pada atom dummy (berlabel M dalam gambar) ditempatkan dekat oksigen sepanjang bisektris dari sudut HOH. Hal ini meningkatkan distribusi elektrostatik di sekitar molekul air. Model pertama yang menggunakan pendekatan ini adalah model Bernal-Fowler diterbitkan pada tahun 1933, yang juga merupakan model air awal. Namun, model BF tidak mereproduksi dengan baik sifat sebagian besar air, seperti kerapatan dan panas penguapan , dan karena itu hanya kepentingan sejarah. Ini merupakan konsekuensi dari metode parameterization, model-model baru, yang dikembangkan setelah komputer modern menjadi tersedia, yang parameter dengan menjalankan metropolis monte carlo atau dinamika molekul simulasi dan menyesuaikan parameter sampai sifat massal yang direproduksi dengan cukup baik. Model TIP4P, pertama kali diterbitkan pada tahun 1983, secara luas diimplementasikan dalam paket perangkat lunak kimia komputasi dan sering digunakan untuk simulasi sistem biomolekuler. Ada reparameterizations berikutnya dari model TIP4P untuk keperluan tertentu: model TIP4P-Ew, untuk digunakan dengan metode penjumlahan Ewald, TIP4P/Ice, untuk simulasi air es padat, dan TIP4P/2005, sebuah parameterisasi umum untuk mensimulasikan seluruh diagram fase air terkondensasi.
5. model menempatkan muatan negatif pada atom dummy (berlabel L) mewakili pasangan mandiri dari atom oksigen, dengan geometri tetrahedral seperti. Sebuah model awal dari jenis adalah model BNS dari Ben-Naim dan Stillinger, diusulkan pada tahun 1971, segera digantikan oleh model ST2 dari Stillinger dan Rahman pada tahun 1974. Terutama disebabkan oleh kenaikan biaya komputasi mereka, lima-situs model tidak dikembangkan banyak sampai tahun 2000, ketika model TIP5P dari Mahoney dan Jorgensen diterbitkan. Bila dibandingkan dengan model sebelumnya, hasil model TIP5P perbaikan dalam geometri untuk dimer air , yang lebih "tetrahedral" air struktur yang baik mereproduksi percobaan fungsi distribusi radial dari difraksi neuron, dan suhu kepadatan maksimum air. Model TIP5P-E adalah reparameterization dari TIP5P untuk digunakan dengan jumlah Ewald.
Catatan, bagaimanapun, bahwa BNS dan ST2 model tidak menggunakan hukum Coulomb langsung untuk istilah elektrostatik, tapi versi modifikasi yang diperkecil pada jarak pendek dengan mengalikan dengan fungsi switching S (r):
Oleh karena itu L dan U R R parameter hanya berlaku untuk BNS dan ST2.
6. menggabungkan semua situs dari 4 - dan 5-situs Model ini dikembangkan oleh Nada dan van der Eerden. Awalnya dirancang untuk mempelajari air / es sistem, namun memiliki titik leleh yang sangat tinggi
Komputasi biaya
Biaya komputasi dari simulasi air meningkat dengan jumlah situs interaksi dalam model air. Waktu CPU adalah sekitar sebanding dengan jumlah jarak interatomik yang perlu dihitung. Untuk model 3-situs, 9 jarak yang diperlukan untuk setiap pasangan molekul air (setiap atom dari satu molekul terhadap setiap atom dari molekul lain, atau 3 × 3). Untuk model 4-situs, 10 jarak yang diperlukan (setiap situs dibebankan dengan setiap situs dibebankan, ditambah interaksi OO, atau 3 × 3 + 1). Untuk model 5-situs, 17 jarak yang diperlukan (4 × 4 + 1). Akhirnya, untuk model 6-situs, 26 jarak yang diperlukan (5 × 5 + 1). Bila menggunakan model air kaku dalam dinamika molekuler, ada biaya tambahan yang terkait dengan menjaga struktur dibatasi, menggunakan algoritma kendalan panjang ikatan dibatasi sering mungkin untuk meningkatkan langkah waktu).
T2. Lanjutan...
http://budiazizkirana.blogspot.com/2013/02/t2-water-modeling.html
0 comments: