La similitudine è lo standard utilizzato per misurare l’accuratezza con cui un particolare modello rappresenterà le condizioni di vita reale. Si dice che un modello ha similitudine se soddisfa i tre requisiti di base dell’uguaglianza geometrica, cinetica e dinamica. Se questi tre parametri corrispondono a quelli del sistema da modellare, allora il modello ha similitudine. Il concetto è più spesso utilizzato nell’ingegneria idraulica e aerospaziale.
In ingegneria, i modelli dei sistemi vengono utilizzati per rappresentare come il sistema si comporterà in determinate condizioni. Il modello può essere molto più piccolo del sistema reale, come un modello di una diga idroelettrica, oppure può essere molto più grande, come un modello di un nanobot. Lo scopo del modello è consentire agli ingegneri di testare il sistema senza costruirne uno su vasta scala, che può essere sia costoso che laborioso. Per essere utile, questo modello deve comportarsi esattamente come farebbe il sistema di dimensioni reali.
Gli ingegneri utilizzano tre criteri per valutare l’accuratezza di un modello. La similitudine geometrica si riferisce alla forma del modello. Tutte le sue linee, curve e angoli dovrebbero essere più piccoli o più grandi del sistema reale di un dato rapporto. Ad esempio, se un ingegnere sta costruendo un modello di una diga in scala 1:72, ciascuna delle paratoie non può essere in scala 1:55 o rappresenterà erroneamente la fisica coinvolta.
Il secondo test di similitudine è la similitudine cinematica. Ciò significa che il fluido o l’aria che si muovono intorno e attraverso il modello deve muoversi nello stesso modo in cui si muoverebbe attraverso e intorno al sistema a grandezza naturale. L’obiettivo è ricreare il movimento senza preoccuparsi delle implicazioni del movimento.
Infine, un modello deve avere una similitudine dinamica. Qui l’ingegnere si occupa delle forze. Le forze che agiscono sul modello devono essere versioni in scala delle forze che agirebbero sulla versione in scala reale. Quindi la pressione dell’acqua che agisce sulla diga in scala 1:72 deve essere un rapporto di 1:72 della pressione che agisce sulla diga a grandezza naturale.
Non è sempre possibile ottenere una somiglianza assoluta con un modello. Più complesse sono le forze che lavorano su un sistema, più difficile sarà modellare il sistema, soprattutto se la versione a grandezza naturale sarà soggetta a più condizioni contemporaneamente. A volte gli ingegneri possono superare questo problema creando più modelli, ognuno dei quali è progettato per testare un aspetto specifico della versione in scala e quindi combinare i risultati.