vad händer när något bryter ljudbarriären?
April 2001
den 14 oktober 1946 tappades ett litet, nästan raketplan kallat Bell X-1 från en stor B-29. Kapten Chuck Yeager avfyrade x-1-motorn och accelererades förbi ljudbarriären och blev den första mannen att resa snabbare än ljudets hastighet. Den hastighet med vilken ljudet färdas är känd som ljudbarriären. Hastigheten på en ljudvåg varierar faktiskt med temperatur och lufttäthet, vilket ökar ca 0.,6 m / s för varje Celsius grad temperaturökning. Vid 68 ° F ljudets hastighet är ca 343 m / s eller 767 mph på havsnivå. Exakt varför kallas denna hastighet ljudbarriären?
ett plan producerar ljud som strålar ut från planet i alla riktningar. Vågorna som förökar sig framför planet blir trångt ihop av planets rörelse. När planet närmar sig ljudets hastighet staplar ljudtrycket ”vågor” på varandra och komprimerar luften. Luften framför planet utövar en kraft på planet som hindrar sin rörelse., När planet närmar sig ljudets hastighet närmar det sig denna osynliga tryckbarriär som ställs upp av ljudvågorna strax före Planet. Tryckluften framför planet utövar en mycket större än vanligt kraft på planet. Det finns en märkbar ökning av det aerodynamiska draget på planet vid denna tidpunkt, följaktligen begreppet att bryta igenom ” ljudbarriären.”När ett plan överstiger ljudets hastighet sägs det vara supersoniskt. Ofta kallas överljudshastigheter i form av ett Mach-nummer. Mach-numret är objektets hastighet dividerat med ljudets hastighet., Således betyder Mach 3 tre gånger ljudets hastighet.
Föreställ dig en båt som reser genom vattnet. Båten skjuter vattnet och en våg crest går ut från båtens båge och sprider sig över sjön. Denna koniska bågvåg som är synlig på ytan av vatten, kallad en vågfront, liknar ett flygplans sonic boom. När ett flygplan flyger vid överljudshastigheter bildar ljudtrycket en kon vars toppunkt ligger vid planets näsa. Tänk på ett supersoniskt flygplan som flyger mot dig medan du tittar upp på det från marken., Ursprungligen hör du ingenting eftersom planet rör sig snabbare än själva ljudet men när ljudtryckskonen kommer till ditt öra hör du en boom. Ett föremål som färdas genom luften orsakar ljudvågenergi (luft) att stapla upp längs en konisk linje (som båtens båtvåg) som kallas en vågfront. Eftersom dessa vågor staplar upp finns en mycket stor tryckskillnad över vågfronten, som kallas en chockvåg. Eftersom denna vågfront passerar en individ, skapar den plötsliga tryckskillnaden eller tryckförändringen den ”sonic boom” som vi hör.,
allt som överstiger ljudets hastighet skapar en ”sonic boom”, inte bara flygplan. Ett flygplan, en kula eller spetsen av en bullwhip kan skapa denna effekt; de producerar alla en spricka. Denna tryckförändring som skapas av sonic boom kan vara ganska skadlig. När det gäller flygplan har chockvågor varit kända för att bryta fönster i byggnader. Chockvågor har applikationer utanför luftfarten. Njure och gallsten bryts upp med en teknik som kallas extrakorporeal chockvåg litotripsi. Denna teknik använder vågor som ligger utanför vårt normala hörselområde men ändå är fortfarande vågor., En chockvåg produceras utanför kroppen och fokuseras av en reflektor så att den konvergerar på stenarna. Stressen som skapas av chockvågorna gör att stenarna bryts i små bitar som sedan kan elimineras.