O que são leis de escala?

As leis de escala são um conceito em ciência e engenharia. Refere -se a variáveis ​​que mudam drasticamente, dependendo da escala (tamanho) sendo considerada. Por exemplo, se você tentasse construir um veículo de mineração de 50 toneladas usando as mesmas suposições de engenharia que um carro de 2 toneladas, provavelmente acabaria com um veículo que nem sequer funcionaria. O termo "leis de escala" geralmente aparece ao considerar o design de uma construção que é incomumente grande ou pequena, de modo que é necessário um pensamento cuidadoso para estender os princípios de construções de tamanho típico a construções de tamanho incomum.

Algumas leis de escala são simples. Por exemplo, "Para uma construção tridimensional, o volume aumenta com o cubo de dimensões lineares". Isso significa simplesmente que para cada 10 vezes o aumento das dimensões lineares, o volume do construto aumenta em um fator de 1000. Isso é significativo para projetar máquinas ou estruturas: se você quiser dobrar a capacidade de uma torre de água, aumentará apenas suas dimensões lineares em algunsdúzia de por cento, em vez de dobrá -los. Simples, mas verdadeiro.

Existem variações mais complexas das leis de escala. Algumas das manifestações mais interessantes das leis de escala estão sendo encontradas nas áreas de microtecnologia e nanotecnologia, onde os engenheiros devem lidar com e explorar propriedades incomuns resultantes de pequenas escalas. Na microfluídica, algumas dessas propriedades incomuns incluem fluxo laminar, tensão superficial, eletro -ocorrência, relaxamento térmico rápido, cargas de superfície elétrica e difusão. Por exemplo, em câmaras fluidas com tamanhos menores que cerca de meio milímetro, o fluxo é laminar, o que significa que dois canais convergentes não podem se misturar através da turbulência, como na escala de macro e deve se misturar através da difusão. Existem muitos outros exemplos de leis de escala aqui.

Quando certas propriedades são retidas independentemente da escala, é chamada de escala invariante . Exemplos incluem qualquer coisa que ocorra em todas as escalas de tamanho, incluindo o fenômeno de avalanches, desgaste e rasgo em isoladores elétricos, percolação de fluidos através de meios desordenados e difusão de moléculas em solução. À medida que aprendemos mais sobre física e mecânica, descobrimos novos fenômenos interessantes e invariantes de escala. Em geral, a maioria das propriedades físicas varia com a escala.