Τι είναι οι νόμοι κλιμάκωσης;

Οι νόμοι κλιμάκωσης είναι μια έννοια στην επιστήμη και τη μηχανική.Αναφέρεται σε μεταβλητές που αλλάζουν δραστικά ανάλογα με την κλίμακα (μέγεθος) που εξετάζεται.Για παράδειγμα, εάν προσπαθήσατε να δημιουργήσετε ένα όχημα εξόρυξης 50 τόνων χρησιμοποιώντας τις ίδιες υποθέσεις μηχανικής ως αυτοκίνητο 2 τόνων, πιθανότατα θα καταλήξετε σε ένα όχημα που δεν τρέχει ακόμη.Ο όρος νόμων κλιμάκωσης εμφανίζεται συχνά όταν εξετάζουμε το σχεδιασμό ενός κατασκεύματος που είναι ασυνήθιστα μεγάλος ή μικρός, έτσι ώστε να είναι απαραίτητη η προσεκτική σκέψη για την επέκταση των αρχών των τυπικών κατασκευών μεγέθους σε ασυνήθιστα μεγέθους κατασκευές.Για παράδειγμα, για ένα τρισδιάστατο κατασκεύασμα, ο όγκος αυξάνεται με τον κύβο γραμμικών διαστάσεων.Αυτό σημαίνει απλώς ότι για κάθε 10 φορές αυξάνεται στις γραμμικές διαστάσεις, ο όγκος των κατασκευών αυξάνεται κατά συντελεστή 1000. Αυτό είναι σημαντικό για το σχεδιασμό μηχανών ή δομών: Εάν θέλετε να διπλασιάσετε την ικανότητα ενός πύργου νερού, αυξήστε μόνο τις γραμμικές του διαστάσειςαπό μερικές δωδεκάδες τοις εκατό, αντί να τους διπλασιάσουμε.Απλή αλλά αληθινή.

Υπάρχουν πιο πολύπλοκες παραλλαγές των νόμων κλιμάκωσης.Μερικές από τις πιο ενδιαφέρουσες εκδηλώσεις των νόμων κλιμάκωσης βρίσκονται στους τομείς της μικροτεχνολογίας και της νανοτεχνολογίας, όπου οι μηχανικοί πρέπει να αντιμετωπίσουν και να εκμεταλλευτούν ασυνήθιστες ιδιότητες που προκύπτουν από μικρές κλίμακες.Στα μικρορευστές, μερικές από αυτές τις ασυνήθιστες ιδιότητες περιλαμβάνουν τη στρωτή ροή, την επιφανειακή τάση, την ηλεκτροσυσσωμάτωση, τη γρήγορη θερμική χαλάρωση, τις ηλεκτρικές επιφανειακές χρεώσεις και τη διάχυση.Για παράδειγμα, σε ρευστούς θαλάμους με μεγέθη μικρότερα από περίπου μισό χιλιοστό, η ροή είναι στρωτή, πράγμα που σημαίνει ότι δύο συγκλίνουσες κανάλια δεν μπορούν να αναμειχθούν μέσω αναταράξεων, όπως στην μακροοικονομική κλίμακα και πρέπει να αναμειγνύονται μέσω διάχυσης.Υπάρχουν πολλά άλλα παραδείγματα νόμων κλιμάκωσης εδώ.

Όταν διατηρούνται ορισμένες ιδιότητες, ανεξάρτητα από την κλίμακα, ονομάζεται

κλίμακα invariant

.Παραδείγματα περιλαμβάνουν οτιδήποτε συμβαίνει σε όλες τις κλίμακες μεγέθους, συμπεριλαμβανομένου του φαινομένου των χιονοστιβάδων, της φθοράς και του δακρύου σε ηλεκτρικούς μονωτήρες, της διήθησης των υγρών μέσω των διαταραγμένων μέσων και τη διάχυση μορίων σε διάλυμα.Καθώς μαθαίνουμε περισσότερα για τη φυσική και τη μηχανική, ανακαλύπτουμε ενδιαφέροντα νέα φαινόμενα κλίμακας-αμετάβλητα.Γενικά, οι περισσότερες φυσικές ιδιότητες ποικίλλουν ανάλογα με την κλίμακα.