Головна |
« Попередня | Наступна » | |
Ставлення моделі до об'єкта у фізичному моделюванні |
||
Теоретичною основою експерименту, точніше, модельного експерименту, головним чином в області фізичного моделювання , є теорія подібності. Завдяки чому теорії подібності вдається виконати цю функцію? Відомо, що теорія подібності вивчає відносини між моделлю і натурою в тих випадках, коли та і інша відносяться до однієї і тієї ж формі руху, і в окремому випадку до механічного руху. Це істотне в методологічному відношенні обставина іноді особливо виділяється в спеціальній літературі з теорії подібності і моделювання. Так, К. Д. Воскресенський в роботі, присвяченій доведенню третьої теореми теорії подібності (теореми Кирпичева), у формулювання теореми включає обмежувальне умова про якісної однорідності подібних систем: «Щоб фізичні процеси були подібні один одному , необхідно і достатньо, щоб вони були якісно однаковими, а їх однойменні визначають критерії подібності мали однакову величину ».171 Обмеження теорії подібності однієї тільки областю явищ, однією формою руху характерно для цієї теорії з моменту її виникнення, бо ця теорія виникла в надрах класичне-. ської механіки як вчення про подобі Рісто, явищ, що відносяться до механічного руху. Фактичним основоположником теорії подібності потрібно вважати Г. Галілея, який вперше стосовно до механічного руху-і механічним системам сформулював думку про існування закономірних залежностей між різними параметрами, визначальними механічну сістему.172 Галілей показав, що подібність механічних систем (машин) | не обмежується тільки їх геометричним подобою (пропорційністю), а передбачає певні співвідношення, що зв'язують геометричні відносини з фізичними властивостями таких систем. Розвиваючи ці ідеї, І. Ньютон сформулював дві теореми про умови подібності двох механічних систем. У першій теоремі вказувалося на умови подібності систем, кожна з яких складається з якісно однакових часток, подібних один одному і пропорційних за масою, що рухаються в відсутність зовнішніх сил і одержують прискорення лише внаслідок взаємних зіткнень. Подальший розвиток теорії подібності (узагальнення і доказ в загальному) вигляді теореми Ньютона Ж. Бертраном в 1948 р., формулювання і доказ двох інших теорем - Букінгема і Кирпичева) не змінило зазначеної особливості теорії подібності. Вона в рамках основних своїх теорем продовжувала бути і залишилася теорією про відносини між системами, що належать до однієї і тієї ж формі руху, зокрема до механічного руху. - - Справді, в теорії подібності подібними вважаються системи, у яких відношення характеризують їх величин (ско-Іростей, мас, відстаней, сил і т. д.) є постійне число,) зване константою подібності. При цьому передбачається, що такі системи мають геометричним, динамічним і кинематическим подобою. Крім того, теорія подібності устанавли-'кість, що подібними є системи лише в тому випадку, якщо {«величини, звані інваріантами, або критеріями подібності, мають однакове чисельне значення» .174 Іншими словами, умовами подібності систем, отже моделі і зразка, є не тільки сталість констант подоби, а й умова, щоб константи знаходилися в певному закономірному співвідношенні, в строгій залежності, яка виключає довільну комбінацію констант в комплексах, де ці константи пов'язані. Такі комплексні вирази, що складаються з констант, що зв'язують їх за певним законом і зберігають сталість у подібних систем, називаються критеріями подібності. Так, критерій механічного подібності має вигляд mw2 ' де /, I, т, w - відповідно відносини сил, відстаней, мас і швидкостей в зіставляються системах. Висновок цього критерію подібності покоїться на II законі Ньютона як об'єктивно існуючому законі природи, 175 якому однаково підпорядковуються як модель, так і зразок. При виведенні критеріїв подібності для систем, якi характеризуються такими величинами, як в'язкість, щільність, прискорення сили тяжкості і т. д., використовуються інші об'єктивні закони, також визначають область механічного руху - закон Архімеда, зако.н Ньютона для руху в'язкої рідини і т. д. У разі ж дослідження теплового подібності і встановлення критерію подібності теплових систем останні розглядаються як молярні, 176 макроскопічні системи в відверненні від специфіки та внутрішньої природи теплового руху з його специфічними статистичними закономірностями хаотичного безладного руху молекул. Тому для отримання критеріїв подібності теплових систем і встановлення правил моделювання теплових пристроїв спираються на такі макроскопічні по суті закони, як закони теплообміну, враховуючи при цьому також умови геометричного і механічного подобія.177 Таким чином, теорія подібності обмежується встановленням співвідношення між якісно однорідними явищами, між системами, що відносяться до однієї і тієї ж формі руху матерії. Вона дає правила моделювання для випадків, коли модель і натура мають однаковою (або майже однаковою) фізичною природою. Самі ж ці правила - теореми, що встановлюють умови подібності (вимога інваріантності критеріїв), що випливають звідси правила екстраполірованія результатів досвіду на об'єкт, а також правила побудови моделей - засновані на існуванні законів механічного руху або, взагалі кажучи, на спільності законів тієї області явищ, до якої відносяться модель і натура.
|
||
« Попередня | Наступна » | |
|
||
Інформація, релевантна " Ставлення моделі до об'єкта у фізичному моделюванні " |
||
|