Perkataan "kriteria" berasal dari bahasa Yunani, bermaksud tanda yang menjadi asas kepada pembentukan penilaian sesuatu objek atau fenomena. Sejak beberapa tahun lalu, ia telah digunakan secara meluas dalam komuniti saintifik dan dalam pendidikan, pengurusan, ekonomi, sektor perkhidmatan dan sosiologi. Jika kriteria saintifik (ini adalah syarat dan keperluan tertentu yang mesti dipatuhi) dibentangkan dalam bentuk abstrak untuk keseluruhan komuniti saintifik, maka kriteria persamaan hanya mempengaruhi bidang sains yang berurusan dengan fenomena fizikal dan parameternya: aerodinamik, haba pemindahan dan pemindahan jisim. Untuk memahami nilai praktikal menggunakan kriteria, adalah perlu untuk mengkaji beberapa konsep daripada radas kategori teori. Perlu diingat bahawa kriteria persamaan telah digunakan dalam kepakaran teknikal lama sebelum mereka mendapat namanya. Kriteria persamaan yang paling remeh boleh dipanggil peratusan keseluruhan. Operasi sedemikian dilakukan oleh semua orang tanpa sebarang masalah dan kesulitan. Dan faktor kecekapan, yang mencerminkan pergantungan penggunaan kuasa dan kuasa keluaran mesin, sentiasa menjadi kriteria persamaan dan oleh itu tidak dianggap sebagai sesuatu yang samar-samar melangit.
Asas teori
Persamaan fizikal fenomena, sama ada alam semula jadi atau dunia teknikal buatan manusia, digunakan oleh manusia dalam penyelidikan tentang aerodinamik, pemindahan jisim dan haba. Dalam komuniti saintifik, kaedah mengkaji proses dan mekanisme menggunakan pemodelan telah terbukti dengan baik. Sememangnya, apabila merancang dan menjalankan eksperimen, sistem kuantiti dan konsep dinamik tenaga (ESVP) adalah sokongan. Perlu diingatkan bahawa sistem kuantiti dan sistem unit (SI) adalah tidak setara. Dalam amalan, ESWP wujud secara objektif di dunia sekeliling, dan penyelidikan hanya mendedahkannya, jadi kuantiti asas (atau kriteria persamaan fizikal) tidak perlu bertepatan dengan unit asas. Tetapi unit asas (disistemkan dalam SI), memenuhi keperluan amalan, diluluskan (bersyarat) dengan bantuan persidangan antarabangsa.
Radas konseptual persamaan
Teori persamaan - konsep dan peraturan, yang tujuannya adalah untuk menentukan persamaan proses dan fenomena dan untuk memastikan kemungkinan memindahkan fenomena yang dikaji daripada prototaip kepada objek sebenar. Asas kamus istilah adalah konsep seperti kuantiti homogen, eponim dan tidak berdimensi, pemalar persamaan. Untuk memudahkan pemahaman tentang intipati teori, maksud istilah yang disenaraikan harus dipertimbangkan.
- Homogen - kuantiti yang mempunyai makna dan dimensi fizikal yang sama (ungkapan yang menunjukkan bagaimana unit ukuran kuantiti tertentu terdiri daripada unit asaskuantiti; kelajuan mempunyai dimensi panjang dibahagikan dengan masa).
- Serupa - proses yang berbeza dalam nilai, tetapi mempunyai dimensi yang sama (aruhan dan aruhan bersama).
- Tidak berdimensi - kuantiti dalam dimensi yang mana kuantiti fizik asas dimasukkan dalam darjah bersamaan dengan sifar.
Malar - kuantiti tanpa dimensi, yang nilai asasnya ialah kuantiti dengan saiz tetap (contohnya, cas elektrik asas). Ia membenarkan peralihan daripada model kepada sistem semula jadi.
Jenis persamaan utama
Sebarang kuantiti fizik boleh serupa. Adalah lazim untuk membezakan empat jenis:
- geometrik (diperhatikan apabila nisbah dimensi linear yang serupa bagi sampel dan model adalah sama);
- temporal (diperhatikan pada zarah serupa sistem serupa yang bergerak di sepanjang laluan yang serupa dalam tempoh masa tertentu);
- kuantiti fizikal (boleh diperhatikan pada dua titik model dan sampel yang serupa, yang nisbah kuantiti fizik akan tetap);
- keadaan awal dan sempadan (boleh diperhatikan jika tiga persamaan sebelumnya diperhatikan).
Invarian persamaan (biasanya dilambangkan idem dalam pengiraan dan bermaksud invarian atau "sama") ialah ungkapan kuantiti dalam unit relatif (iaitu nisbah kuantiti yang serupa dalam satu sistem).
Jika invarian mengandungi nisbah kuantiti homogen, ia dipanggil simpleks, dan jika kuantiti heterogen, maka kriteria kesamaan (mereka mempunyaisemua sifat invarian).
Undang-undang dan peraturan teori persamaan
Dalam sains, semua proses dikawal oleh aksiom dan teorem. Komponen aksiomatik teori merangkumi tiga peraturan:
- nilai h nilai H adalah sama dengan nisbah nilai kepada unit ukurannya [H];
- kuantiti fizik adalah bebas daripada pilihan unitnya;
- huraian matematik fenomena tidak tertakluk kepada pilihan unit tertentu.
Populasi asas
Peraturan teori berikut diterangkan menggunakan teorem:
- Teorem Newton-Bertrand: untuk semua proses yang serupa, semua kriteria persamaan yang dikaji adalah berpasangan sama antara satu sama lain (π1=π1; π2=π2 dsb.). Nisbah kriteria dua sistem (model dan sampel) sentiasa sama dengan 1.
- Teorem Buckingham-Federman: kriteria persamaan dikaitkan menggunakan persamaan persamaan, yang diwakili oleh penyelesaian tanpa dimensi (kamiran) dan dipanggil persamaan kriteria.
- Teorem Kirinchen-Gukhman: untuk kesamaan dua proses, kesetaraan kualitatif dan kesetaraan berpasangan bagi kriteria kesamaan yang menentukan adalah perlu.
- Teorem π (kadangkala dipanggil Buckingham atau Vash): hubungan antara kuantiti h, yang diukur menggunakan m unit ukuran, diwakili sebagai nisbah h - m dengan kombinasi tanpa dimensi π1, …, πh-m daripada nilai h ini.
Kriteria persamaan ialah kompleks yang disatukan oleh teorem π. Jenis kriteria boleh diwujudkan dengan menyusun senarai kuantiti (A1, …, A) yang menerangkan proses dan menggunakan teorem yang dipertimbangkan pada pergantungan F(a 1, …, a )=0, iaitu penyelesaian kepada masalah.
Kriteria persamaan dan kaedah penyelidikan
Ada pendapat bahawa nama yang paling tepat bagi teori persamaan sepatutnya terdengar seperti kaedah pembolehubah umum, kerana ia merupakan salah satu kaedah generalisasi dalam sains dan penyelidikan eksperimen. Sfera pengaruh utama teori ialah kaedah pemodelan dan analogi. Penggunaan kriteria persamaan asas sebagai teori persendirian wujud lama sebelum pengenalan istilah ini (sebelum ini dipanggil pekali atau darjah). Contohnya ialah fungsi trigonometri semua sudut segi tiga yang serupa - ia tidak berdimensi. Mereka mewakili contoh persamaan geometri. Dalam matematik, kriteria yang paling terkenal ialah nombor Pi (nisbah saiz bulatan dan diameter bulatan). Sehingga kini, teori persamaan ialah alat penyelidikan saintifik yang digunakan secara meluas, yang sedang diubah secara kualitatif.
Fenomena fizikal yang dikaji melalui teori persamaan
Dalam dunia moden sukar untuk membayangkan kajian tentang proses hidrodinamik, pemindahan haba, pemindahan jisim, aerodinamik, memintas teori persamaan. Kriteria diperoleh untuk sebarang fenomena. Perkara utama ialah terdapat pergantungan antara pembolehubah mereka. Makna fizikal kriteria persamaan dicerminkan dalam entri (formula) dan sebelumnyapengiraan. Biasanya, kriteria, seperti beberapa undang-undang, dinamakan sempena saintis terkenal.
Kajian pemindahan haba
Kriteria persamaan terma terdiri daripada kuantiti yang mampu menerangkan proses pemindahan haba dan pemindahan haba. Empat kriteria yang paling terkenal ialah:
Ujian persamaan Reynolds (Re)
Formula mengandungi kuantiti berikut:
- s – kelajuan pembawa haba;
- l – parameter geometri (saiz);
- v – pekali kelikatan kinematik
Dengan bantuan kriteria, pergantungan daya inersia dan kelikatan diwujudkan.
Ujian Nusselt (Nu)
Ia termasuk komponen berikut:
- α ialah pekali pemindahan haba;
- l – parameter geometri (saiz);
- λ ialah pekali kekonduksian terma.
Kriteria ini menerangkan hubungan antara keamatan pemindahan haba dan kekonduksian penyejuk.
Kriteria Prandtl (Pr)
Formula mengandungi kuantiti berikut:
- v ialah pekali kelikatan kinematik;
- α ialah pekali peresapan terma.
Kriteria ini menerangkan nisbah medan suhu dan halaju dalam aliran.
Kriteria Grashof (Gr)
Formula dibuat menggunakan pembolehubah berikut:
- g - menunjukkan pecutan graviti;
- β - ialah pekali pengembangan isipadu penyejuk;
- ∆T – menandakan perbezaansuhu antara penyejuk dan konduktor.
Kriteria ini menerangkan nisbah dua daya geseran dan daya angkat molekul (disebabkan oleh ketumpatan cecair yang berbeza).
Kriteria Nusselt, Grashof dan Prandtl biasanya dipanggil kriteria persamaan pemindahan haba di bawah konvensyen bebas, dan kriteria Peclet, Nusselt, Reynolds dan Prandtl di bawah konvensyen paksa.
Kajian hidrodinamik
Kriteria persamaan hidrodinamik dibentangkan oleh contoh berikut.
Ujian persamaan Froude (Fr)
Formula mengandungi kuantiti berikut:
- υ - menandakan kelajuan jirim pada jarak dari objek yang mengalir di sekelilingnya;
- l - menerangkan parameter geometri (linear) subjek;
- g - singkatan kepada pecutan akibat graviti.
Kriteria ini menerangkan nisbah daya inersia dan graviti dalam aliran jirim.
Ujian persamaan Strouhal (St)
Formula mengandungi pembolehubah berikut:
- υ – menandakan kelajuan;
- l - menandakan parameter geometri (linear);
- T - menunjukkan selang masa.
Kriteria ini menerangkan pergerakan jirim yang tidak stabil.
Kriteria persamaan mach (M)
Formula mengandungi kuantiti berikut:
- υ - menandakan kelajuan jirim pada titik tertentu;
- s - menandakan kelajuan bunyi (dalam cecair) pada titik tertentu.
Kriteria persamaan hidrodinamik ini menerangkanpergantungan pergerakan jirim pada kebolehmampatannya.
Kriteria selebihnya secara ringkas
Kriteria persamaan fizikal yang paling biasa disenaraikan. Tidak kurang pentingnya adalah seperti:
- Weber (Kami) – menerangkan pergantungan daya tegangan permukaan.
- Archimedes (Ar) - menerangkan hubungan antara daya angkat dan inersia.
- Fourier (Fo) - menerangkan pergantungan kadar perubahan medan suhu, sifat fizikal dan dimensi badan.
- Pomerantsev (Po) - menerangkan nisbah keamatan sumber haba dalaman dan medan suhu.
- Pekle (Pe) – menerangkan nisbah pemindahan haba perolakan dan molekul dalam suatu aliran.
- Homokronisme hidrodinamik (Ho) – menerangkan pergantungan pecutan dan pecutan translasi (perolakan) pada titik tertentu.
- Euler (Eu) - menerangkan pergantungan daya tekanan dan inersia dalam aliran.
- Galilean (Ga) - menerangkan nisbah daya kelikatan dan graviti dalam aliran.
Kesimpulan
Kriteria persamaan boleh terdiri daripada nilai tertentu, tetapi juga boleh diperoleh daripada kriteria lain. Dan gabungan sedemikian juga akan menjadi kriteria. Daripada contoh di atas, dapat dilihat bahawa prinsip persamaan adalah amat diperlukan dalam hidrodinamik, geometri, dan mekanik, sangat memudahkan proses penyelidikan dalam beberapa kes. Pencapaian sains moden telah menjadi mungkin sebahagian besarnya disebabkan oleh keupayaan untuk memodelkan proses yang kompleks dengan ketepatan yang tinggi. Terima kasih kepada teori persamaan, lebih daripada satu penemuan saintifik telah dibuat, yang kemudiannya dianugerahkan Hadiah Nobel.
