analogie fizyczne

analogie fizyczne,

podobieństwa między różnymi zjawiskami fiz., wyrażające się tym, że rządzą nimi identyczne lub podobne prawa i dzięki temu przebieg rozważanych zjawisk może być opisany za pomocą jednakowych zależności matematycznych.

Podobieństwo drgań w obwodach elektrycznych i układach mech. lub akustycznych (analogie elektro-mechano-akustyczna) wynika z tego, że równanie opisujące drgania nie zależy od rodzaju drgań. Podobieństwo wielu właściwości fal elektromagnetycznych i mech. wiąże się z tym, że opisuje je identyczne równanie falowe; analogia ta powoduje, że przebieg wielu zjawisk falowych, np. odbicia, załamania, rozpraszania, dyfrakcji, interferencji, polaryzacji, nie zależy od natury falowej Równanie przewodnictwa cieplnego opisuje także dyfuzję i rozchodzenie się pola elektromagnetycznego w przewodnikach. Podobieństwo prawa Coulomba i prawa powszechnego ciążenia Newtona prowadzi do analogii wielu właściwości pola elektrostat. i grawitacyjnego. Podobne prawa opisują przepływ prądów stałych w przewodnikach i pole elektrostatyczne w dielektrykach. Analogia hydrodynamiczna lub analogia błonowa pozwala wyznaczyć naprężenia styczne w skręcanych sprężystych prętach o skomplikowanym przekroju przez wyznaczenie rozkładu prędkości cieczy nieściśliwej w rurze o przekroju poprzecznym, takim jak skręcanego pręta, lub przez wyznaczenie ugięcia błony napiętej na otworze w kształcie przekroju poprzecznego pręta, bowiem te 3 zjawiska są opisane przez identyczne równania matematyczne. Podobieństwo zasady Jacobiego w mechanice klas. i zasady Fermata w optyce geom. prowadzi do analogii opt.-mech.: tory punktu materialnego o masie m i energii E, poruszającego się w polu sił o energii potencjalnej V pokrywają się z torami promieni świetlnych w przezroczystym ośr. o współczynniku załamania n proporcjonalnym do ; analogia ta wyjaśnia, dlaczego zjawiska optyki geom. były tłumaczone równie dobrze przez falową teorię światła Huygensa, jak i korpuskularną teorię światła Newtona. Analogia opt.-mech. odegrała ważną rolę przy powstawaniu mechaniki kwantowej jako odpowiednika optyki falowej: mechanika kwantowa ma się tak do mechaniki klas. jak optyka falowa do optyki geometrycznej.

Analogie fizyczne mają duże znaczenie poznawcze i praktyczne (modelowanie). Ważnym uzupełnieniem analogii fizycznych, które dotyczą różnych zjawisk fiz., jest podobieństwo fizyczne, które dotyczy jednego zjawiska, ale w różnych skalach.