jeudi 21 mai 2015

Quels sont Les lois d'échelle?

Les lois d'échelle sont un concept en sciences et en génie. Il se réfère à des variables qui changent considérablement en fonction de l'échelle (taille) étant considéré. Par exemple, si vous avez essayé de construire un véhicule de l'exploitation minière de 50 tonnes utilisant les mêmes hypothèses d'ingénierie comme une voiture de 2 tonnes, vous auriez probablement se retrouver avec un véhicule qui n'a même pas exécuté. Le terme «lois d'échelle" apparaît souvent lorsque l'on considère la conception d'une construction qui est inhabituellement grand ou petit, de sorte que la pensée attentive est nécessaire d'étendre les principes de constructions typiques des constructions de taille inhabituellement taille.

Certaines lois d'échelle sont simples. Par exemple, "pour un produit d'assemblage en trois dimensions, le volume augmente avec le cube de dimensions linéaires." Cela signifie simplement que pour chaque 10 fois augmenter dans les dimensions linéaires, le volume des augmentations de la construction d'un facteur de 1000. Ceci est important pour la conception de machines ou structures: si vous voulez doubler la capacité d'un château d'eau, vous souhaitez seulement augmenter ses dimensions linéaires de quelques dizaines de pour cent, plutôt que de les doubler. Simple mais vrai.

Il y a des variations plus complexes de lois d'échelle. Certaines des manifestations les plus intéressantes de lois d'échelle sont trouvés dans les domaines de la microtechnologie et la nanotechnologie, où les ingénieurs doivent faire face à la fois et d'exploiter des propriétés inhabituelles résultant de petites échelles. Dans la microfluidique, certaines de ces propriétés inhabituelles comprennent écoulement laminaire, la tension de surface, électromouillage, relaxation thermique rapide, charges électriques de surface, et la diffusion. Par exemple, dans des chambres de fluide avec des tailles inférieures à environ un demi-millimètre, l'écoulement est laminaire, ce qui signifie que deux canaux convergents peuvent pas mélanger par turbulence, comme sur la macro-échelle, et doivent à la place mélanger par diffusion. Il existe de nombreux autres exemples de lois d'échelle ici.

Lorsque certaines propriétés sont conservées indépendamment de l'échelle, il est appelé échelle invariant. Les exemples incluent tout ce qui se produit sur toutes les échelles de taille, y compris le phénomène des avalanches, l'usure dans les isolants électriques, la percolation de fluides à travers des milieux désordonnés, et la diffusion des molécules en solution. Comme nous en apprenons plus sur la physique et de la mécanique, nous découvrons de nouveaux phénomènes d'échelle invariant intéressants. En général, la plupart des propriétés physiques varient en fonction de l'échelle