Was passiert, wenn etwas, was bricht die Schallmauer?
April 2001
Am 14.Oktober 1946 wurde ein kleines, fast raketenartiges Flugzeug namens Bell X-1 von einer großen B-29 abgeworfen. Kapitän Chuck Yeager feuerte den X-1-Motor ab und beschleunigte sich an der Schallmauer vorbei und wurde der erste Mann, der schneller als die Schallgeschwindigkeit fuhr. Die Geschwindigkeit, mit der sich Schall bewegt, wird als Schallmauer bezeichnet. Die Geschwindigkeit einer Schallwelle variiert tatsächlich mit der Temperatur und der Luftdichte und nimmt um 0 zu.,6 m / s für jeden Grad Celsius Temperaturerhöhung. Bei 68° F beträgt die Schallgeschwindigkeit etwa 343 m / s oder 767 mph auf Meereshöhe. Warum genau wird diese Geschwindigkeit als Schallmauer bezeichnet?
Eine Ebene erzeugt Schall, der aus der Ebene in alle Richtungen ausstrahlt. Die Wellen, die sich vor dem Flugzeug ausbreiten, werden durch die Bewegung des Flugzeugs zusammengedrückt. Wenn sich das Flugzeug der Schallgeschwindigkeit nähert, häufen sich die Schalldruckwellen aufeinander und komprimieren die Luft. Die Luft vor dem Flugzeug übt eine Kraft auf das Flugzeug aus, die seine Bewegung behindert., Wenn sich das Flugzeug der Schallgeschwindigkeit nähert, nähert es sich dieser unsichtbaren Druckbarriere, die von den Schallwellen direkt vor dem Flugzeug aufgebaut wird. Die Druckluft vor dem Flugzeug übt eine viel größere als übliche Kraft auf das Flugzeug aus. An dieser Stelle nimmt der aerodynamische Widerstand im Flugzeug merklich zu, daher der Begriff, die „Schallmauer“ zu durchbrechen.“Wenn ein Flugzeug die Schallgeschwindigkeit überschreitet, wird es als Überschall bezeichnet. Oft werden Überschallgeschwindigkeiten als Mach-Zahl bezeichnet. Die Mach-Zahl ist die Geschwindigkeit des Objekts geteilt durch die Schallgeschwindigkeit., Mach 3 bedeutet also die dreifache Schallgeschwindigkeit.
Stellen Sie sich ein Boot vor, das durch das Wasser fährt. Das Boot schiebt das Wasser und ein Wellenkamm geht aus dem Bug des Bootes und breitet sich über den See aus. Diese konische Bogenwelle, die auf der Wasseroberfläche sichtbar ist und als Wellenfront bezeichnet wird, ähnelt dem Schallboom eines Flugzeugs. Wenn ein Flugzeug mit Überschallgeschwindigkeit fliegt, bildet der Schalldruck einen Kegel, dessen Scheitelpunkt sich an der Nase des Flugzeugs befindet. Betrachten Sie ein Überschallflugzeug, das auf Sie zufliegt, während Sie es vom Boden aus betrachten., Anfangs hören Sie nichts, weil sich das Flugzeug schneller bewegt als der Schall selbst, aber wenn der Schalldruckkegel an Ihrem Ohr ankommt, hören Sie einen Boom. Ein Objekt, das sich durch die Luft bewegt, bewirkt, dass sich Schallwellenenergie (Luft) entlang einer konischen Linie (wie die Bugwelle eines Bootes) ansammelt, die als Wellenfront bezeichnet wird. Wenn sich diese Wellen häufen, besteht eine sehr große Druckdifferenz über die Wellenfront, die als Stoßwelle bezeichnet wird. Wenn diese Wellenfront eine Person passiert, erzeugt die plötzliche Druckdifferenz oder Druckänderung den „Schallboom“, den wir hören.,
Alles, was die Schallgeschwindigkeit überschreitet, erzeugt einen“ Schallboom“, nicht nur Flugzeuge. Ein Flugzeug, eine Kugel oder die Spitze einer Bullwhip kann diesen Effekt erzeugen; Sie alle erzeugen einen Riss. Diese durch den Schallausleger erzeugte Druckänderung kann sehr schädlich sein. Bei Flugzeugen ist bekannt, dass Stoßwellen Fenster in Gebäuden brechen. Stoßwellen haben Anwendungen außerhalb der Luftfahrt. Nieren – und Gallensteine werden mit einer Technik namens extrakorporale Stoßwellenlithotripsie aufgebrochen. Diese Technik verwendet Wellen, die außerhalb unseres normalen Hörbereichs liegen, aber dennoch Wellen sind., Eine Stoßwelle wird außerhalb des Körpers erzeugt und von einem Reflektor so fokussiert, dass sie auf den Steinen konvergiert. Die durch die Stoßwellen erzeugte Spannung bewirkt, dass die Steine in kleine Stücke zerbrochen werden, die dann beseitigt werden können.