Co jsou měřítka zákony?

Zákony o změně měřítka jsou pojetí vědy a techniky. Vztahuje se na proměnné, které se drasticky mění v závislosti na uvažované stupnici (velikosti). Například, pokud byste se pokusili postavit 50tunové těžební vozidlo s použitím stejných technických předpokladů jako dvoutunové auto, pravděpodobně byste nakonec skončili s vozidlem, které neběží. Termín “zákony měřítka” často se objeví, když zvažuje design konstruktu, který je neobvykle velký nebo malý, tak to opatrné myšlení je nutné rozšířit principy typických konstrukcí k neobvykle-konstruktům.

Některé zákony upravující měřítko jsou jednoduché. Například, "pro trojrozměrný konstrukt se objem zvyšuje s krychlí lineárních rozměrů." To jednoduše znamená, že při každém 10násobném zvýšení lineárních rozměrů se objem konstrukce zvýší o faktor 1000. To je významné pro navrhování strojů nebo struktur: pokud byste chtěli zdvojnásobit kapacitu vodárenské věže, jen byste zvýšili její lineární rozměry o několik desítek procent, spíše než jejich zdvojnásobení. Jednoduché, ale pravdivé.

Existují složitější varianty škálovacích zákonů. Některé z nejzajímavějších projevů zákonů o změně měřítka se vyskytují v oblastech mikrotechnologie a nanotechnologie, kde inženýři musí zvládat a využívat neobvyklé vlastnosti vyplývající z malých měřítek. U mikrofluidik patří mezi tyto neobvyklé vlastnosti laminární proudění, povrchové napětí, elektrolytování, rychlá tepelná relaxace, elektrické povrchové náboje a difúze. Například v tekutinových komorách s velikostmi menšími než asi půl milimetru je tok laminární, což znamená, že dva konvergující kanály se nemohou míchat turbulencí, jako je tomu v makro měřítku, a musí se místo toho míchat difúzí. Existuje mnoho dalších příkladů zákonů o změně měřítka.

Pokud jsou určité vlastnosti zachovány bez ohledu na měřítko, nazývá se měřítko invariantní . Příklady zahrnují cokoli, co se vyskytuje na všech stupnicích velikosti, včetně fenoménu lavin, opotřebení elektrických izolátorů, perkolace tekutin prostřednictvím neuspořádaných médií a difúze molekul v roztoku. Když se dozvíme více o fyzice a mechanice, objevujeme zajímavé nové měřítka neměnné jevy. Obecně se většina fyzických vlastností liší podle měřítka.