Cosa sono le leggi di ridimensionamento?

Le leggi sul ridimensionamento sono un concetto di scienza e ingegneria. Si riferisce alle variabili che cambiano drasticamente a seconda della scala (dimensione) considerata. Ad esempio, se hai provato a costruire un veicolo minerario da 50 tonnellate utilizzando le stesse ipotesi ingegneristiche di un'auto da 2 tonnellate, probabilmente finiresti con un veicolo che non funziona nemmeno. Il termine "leggi di ridimensionamento" appare spesso quando si considera la progettazione di un costrutto insolitamente grande o piccolo, quindi è necessario un pensiero attento per estendere i principi dei costrutti di dimensioni tipiche a costrutti di dimensioni insolite.

Alcune leggi di ridimensionamento sono semplici. Ad esempio, "Per un costrutto tridimensionale, il volume aumenta con il cubo delle dimensioni lineari". Ciò significa semplicemente che per ogni 10 volte l'aumento delle dimensioni lineari, il volume del costrutto aumenta di un fattore 1000. Questo è significativo per la progettazione di macchine o strutture: se si desidera raddoppiare la capacità di una torre d'acqua, aumenteresti solo le sue dimensioni lineari di alcuniDozzina per cento, piuttosto che raddoppiarli. Semplice ma vero.

Esistono variazioni più complesse delle leggi di ridimensionamento. Alcune delle manifestazioni più interessanti delle leggi di ridimensionamento si trovano nelle aree della microtecnologia e della nanotecnologia, in cui gli ingegneri devono entrambi far fronte e sfruttare proprietà insolite risultanti da piccole scale. Nella microfluidica, alcune di queste proprietà insolite includono flusso laminare, tensione superficiale, elettrowetting, rilassamento termico rapido, cariche di superficie elettrica e diffusione. Ad esempio, in camere fluide con dimensioni più piccole di circa mezzo millimetro, il flusso è laminario, il che significa che due canali di convergere non possono mescolare attraverso la turbolenza, come sulla scala macro, e devono invece mescolare attraverso la diffusione. Ci sono molti altri esempi di leggi di ridimensionamento qui.

Quando alcune proprietà vengono mantenute indipendentemente dalla scala, si chiama Scale Invariant . Esempi includono tutto ciò che si verifica su scale di tutte le dimensioni, incluso il fenomeno delle valanghe, l'usura degli isolanti elettrici, la percolazione dei fluidi attraverso mezzi disordinati e la diffusione delle molecole in soluzione. Mentre impariamo di più sulla fisica e sulla meccanica, scopriamo interessanti fenomeni invarianti per la scala. In generale, la maggior parte delle proprietà fisiche varia con scala.