Fizyczne i matematyczne metody badan w agrofizyce

W pracy umówiono fizyczne i matematyczne metody badań stosowane w agrofizyce. Rozważono modele rzeczywiste, analogowe, teoretyczne fizyczno - matematyczne i fenomenologiczne. Omówiono modelowanie procesów wymiany masy i energii w systemie gleba - roślina - atmosfera. Jako przykład praktycznego zastosowania termodynamicznego opisu procesu w agrofizyce omówiono opis kształtowania się wilgotności w heterogenicznym profilu glebowym. Jako przykład fenomenologicznego modelu konstruowanego w przypadku, kiedy rzeczywisty proces lub zjawisko jest na tyle złożone, że opisanie wszystkich mechanizmów mających wpływ na ich przebieg jest trudne lub wręcz niemożliwe rozważono model przewidywania plonów. Omówiono modelowanie właściwości reologicznych dających możliwość precyzyjnego określania stanu odkształcenia i naprężenia w glebie bądź też w tkance roślinnej w warunkach obciążeń statycznych i dynamicznych. Modelowanie takie umożliwia szybką ocenę stopnia dojrzałości owoców i warzyw, wpływu warunków przechowywania oraz odporności na różnego rodzaju obciążenia mechaniczne. Przykładem adaptacji w badaniach agrofizycznych modeli sformułowanych przez inne nauki przyrodnicze może być molekularno - mechaniczna teoria tarcia Kragielskiego stosowana coraz częściej do opisu tarcia w materiałach pochodzenia roślinnego. Makroskopowe zachowanie się wielu ciał jest bardzo często powiązane z oddziaływaniami zachodzącymi w skali mikro. Jako przykład łącznego modelowania oddziaływań w skali makro i mikro omówiono oddziaływania zachodzące w materiałach sypkich oraz stosowane do ich opisu modele mikrostrukturalne.Omówiono nowoczesne metody szybkiego i dokładnego określania jakości płodów rolnych oparte na pomiarze wielu właściwości fizycznych, które dobrze korelują ze wskaźnikami jakości badanych materiałów.

The paper describes the physical and mathematical method of investigations applied in agrophysics. The following groups of models were discussed: analogue models, theoretical-mathemalical-physical models and phenomenological models. The paper presents modelling of the processes of mass and energy transfer in the soil-plant-atmosphere system. The model of water movement in the heterogeneous soil profile was indicated as an example of practical application of the thermodynamical description of processes in agrophysics. The model of crop yield is a good example of phenomenological models constructed when real process is too complicated for detailed physical-mathematical description. Modelling of the rheological properties allows to predict precisely the stress and strain in soil and plant tissues under static and dynamic loads. This models allows for quick evaluation of maturity of fruils and vegitables, influence of storage conditions and the resistance to mechanical loads. The micromechanical theory of friction by Kragelsky applied for plant materials was indicated as an example of models adopted from another natural sciences. Macroscopic behaviour of many objects is very often related to microscopic interactions. Development of microscopic constitutive models of granular materials is an example of global modelling of macro-and microscopic mechanical behaviour. Modern methods for quality evaluation and sorting of agricultural products based on the detection of various physical properties which correlate well with certain quality factors of the products were discussed.