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词条 量纲分析
释义

描述

任何物理方程都由物理量组成,任何物理量都有一定的量纲。

量纲有两类:一类是基本量纲,它们是彼此独立,不能互相导出的,必须人为地设定;另一类是导出量纲,由基本量纲导出。在SI单位制中定义了七大基本量纲,长度m 质量kg 时间s 电流A 热力学温度K 发光强度cd 物质的量mol 其余物理量的量纲均可由上述基本量纲推导,如速度的量纲按定义可由长度和时间组成,其量纲为长度/时间,以[L/T]表示。重量的量纲,按牛顿运动定律由质量和加速度组成,其量纲为质量×长度÷时间^2,以[MLT^-2].

在自然科学中,基本上所有的物理量都可按上述方式给出定义。对一个物理过程,用函数式表示f(Q1,Q2,Q3…Qn)=0

其中Q1至Qn为描述此过程的n个变量。

现任取其中的三个如Q1,Q2,Q3作为初始变量,只要这三个变量的量纲相互独立,即它们之间不能组成无量纲数群,就可按下述方法将其余变量无量纲化。以Q4的无量纲化为例说明

Q1,Q2,Q3,Q4的量纲分别为:

[Q1]=[M]^a1[T]^b1[L]^c1

[Q2]=[M]^a2[T]^b2[L]^c2

[Q3]=[M]^a3[T]^b3[L]^c3

[Q4]=[M]^a4[T]^b4[L]^c4

不能证明Q4的量纲也可以由Q1,Q2,Q3的量纲组成,也就是组成无量纲数群[Q4/Q1^xQ2^yQ3^z]=[M]^0[T]^0[L]^0,根据量纲一致性原理,分别列出Q5,Q6,Q7,由此能够确定相互独立的线性方程组,求出系数xi,yi,zi

这样可得到无量纲数群πi=Qi/Q1^xiQ2^yiQ3^zi,这就是量纲分析方法。

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更新时间:2024/11/16 6:48:53