Modelare fizică

Modelarea fizică  este o metodă de studiu experimental al diferitelor obiecte sau fenomene fizice bazată pe utilizarea unui model care are aceeași natură fizică ca și obiectul studiat [1] .

Metoda constă în realizarea unui model fizic de laborator al fenomenului la scară redusă și efectuarea de experimente pe acest model. Concluziile și datele obținute în aceste experimente sunt apoi extinse asupra fenomenului la scară reală.

Metoda se aplică în următoarele condiții:

• O descriere matematică exhaustiv de exactă a fenomenului la acest nivel de dezvoltare a științei nu există sau o astfel de descriere este prea greoaie și necesită o cantitate mare de date inițiale pentru calcule, ceea ce este greu de obținut.
• Reproducerea fenomenului fizic studiat în scopul experimentării la scară reală este imposibilă, nedorită sau prea costisitoare (de exemplu, tsunami ).

Metoda poate da rezultate fiabile numai dacă se observă asemănarea geometrică și fizică a fenomenului și modelului real.

Într-un sens larg, orice experiment fizic de laborator este o simulare, deoarece un caz specific al unui fenomen este observat în experiment în anumite condiții și este necesar să se obțină modele generale pentru întreaga clasă de fenomene similare într-o gamă largă de condiții. . Arta experimentatorului constă în realizarea unei asemănări fizice între fenomenul observat în laborator și întreaga clasă de fenomene studiate.

Similaritate geometrică

Asemănarea geometrică a modelului și a obiectului la scară completă poate fi exprimată prin constanta de similitudine a dimensiunilor liniare: , unde sunt dimensiunile liniare ale obiectului la scară maximă și ale modelului [1] .

Asemănarea fizică

Asemănarea fizică constă în faptul că procesele de aceeași natură fizică se desfășoară într-un model fizic și un obiect la scară completă în așa fel încât câmpurile mărimilor fizice și proprietățile lor la granițele sistemelor să fie similare [1] . Asemănarea fizică se realizează datorită egalității pentru model și fenomenului real al valorilor criteriilor de similaritate  - numere adimensionale care depind de parametrii fizici (inclusiv geometrici) care caracterizează fenomenul. Datele experimentale obținute prin metoda modelării fizice sunt extinse la fenomenul real ținând cont și de criteriile de similitudine.

Exemple

Câteva exemple de aplicare a metodei de modelare fizică:

• Studiul fluxurilor de gaz și al fluxului în jurul avioanelor , mașinilor și altele asemenea în tunelurile de vânt .
• Studii hidrodinamice asupra modelelor reduse de nave, structuri hidraulice etc.
• Studiul rezistenței seismice a clădirilor și structurilor pe modele.
• Studierea stabilității structurilor complexe sub influența sarcinilor complexe de putere.
• Măsurarea fluxurilor de căldură și a disipării căldurii în dispozitive și sisteme care funcționează în condiții de sarcini termice mari.
• Studiul fenomenelor naturale și consecințele acestora.

Vezi și

• PhysX
• Modelare
• criteriul de similitudine
• Fizica atomică

Note

1. ↑ 1 2 3 Gusev Yu. I., Karasev I. N., Kolman-Ivanov E. E. Proiectarea și calculul mașinilor pentru producția chimică. - M., Mashinostroenie, 1985. - S. 12 - 14

Literatură

• Modelare fizică - articol din Marea Enciclopedie Sovietică . 
• Sedov L. I. Metode de similitudine și dimensiune în mecanică, M., 1972.
• Kirpichev M. V., Mikheev M. A. Modelarea dispozitivelor termice, M. - L., 1936.