La ljudbarriär Det är ett fysiskt fenomen som hänvisar till den gränshastighet med vilken ett föremål kan röra sig i ett givet medium utan att överskrida ljudhastigheten i det mediet. Varierar beroende på miljöförhållanden, såsom temperatur och höjd. Många människor har varit intresserade av detta ämne under lång tid.
Därför kommer vi att ägna den här artikeln till att berätta vad ljudbarriären är, dess egenskaper och betydelse.
Huvudegenskaper
När ett föremål rör sig med en hastighet som är lika med eller mindre än ljudets, kan ljudvågorna det avger utan problem fortplanta sig genom mediet. Men när föremålet börjar röra sig snabbare än ljudets hastighet, en ansamling av ljudvågor uppstår framför det rörliga föremålet.
Denna ansamling av vågor genererar ett högt tryck i regionen som kallas "chockvåg". Stötvågen är en koncentration av energi som bildas runt föremålet när det når eller överstiger ljudets hastighet.
När ett föremål bryter igenom ljudbarriären inträffar en händelse som kallas en "ljudsbom". Denna händelse kännetecknas av ett högt och distinkt ljud, liknande en explosion eller åska. Ljudboomen orsakas av plötsligt frisläppande av energi som lagras i stötvågen när föremålet passerar genom den.
Det är viktigt att notera det den soniska boomen är inte skadlig i sig, men den kan orsaka obehag för människor på marken. På grund av detta har många områden bestämmelser och restriktioner för överljudsflygplan som flyger nära befolkade områden.
En del historia
Låt oss gå tillbaka några år. Under andra världskriget revolutionerades flygvärlden med utvecklingen av de första jetmotorerna. Dessa plan kan flyga högre och snabbare. Allt eftersom tekniken utvecklades, ingenting verkade som om det kunde förbättra hastigheten förrän ljudbarriären var känd.
De insåg snabbt att oavsett hur kraftfulla de nya motorerna var kunde de inte närma sig ljudhastigheten: å ena sidan skulle de tappa kraft när motorerna närmade sig Mach 1, och å andra sidan på grund av vågkraschen. På den tiden trodde man att ljudets hastighet var oslagbar, fysiskt oslagbar. Därav namnet "ljudbarriär".
I oktober 1947 var det första flygplanet som bröt ljudbarriären den experimentella X-1, som var speciellt designad för den. Dessutom var det det första flygplanet i USA som ägnas åt forskning inom flygteknik och skapade ett prejudikat, vilket resulterade i en inventering av mer än 50 "X-plan".
Nyfiket, den första personen som flög snabbare än Mach 1 var Chuck Yeager, en tidigare USAF-pilot som vann många utmärkelser för sin luftstrid under andra världskriget. X-1 bevisade att överljudshastighet är fysiskt möjlig.
Stötvågor och ljudbarriär
För att förstå den exponentiella ökningen av aerodynamiskt motstånd måste man förstå vad stötvågor är. Detta fenomen uppstår på grund av dramatiska förändringar i lufttrycket. Här är ett enkelt exempel: om du har en hink full med vatten, öppna handflatan och slå hårt i vattnet, kommer du att höra ett högt "plopp plopp". Om du upprepar experimentet men bara leker med fingertopparna kommer det inte bara att göra ont, men du kommer inte att höra några höga ljud.
Anledningen är att ett stort område täcks av handen och vattenpartiklarna i nedslagsområdet de har varken plats eller tid att "komma undan" så vattnet ger en "härdande" känsla. När du gör samma sak med fingrarna anpassar sig vattnet till stöten och lägger sig runt fingrarna utan ljud eller smärta.
Samma sak händer med luft: när man flyger i subsoniska hastigheter hinner luften röra sig och ta formen av planet som passerar genom den. Under överljudsflygning "dunkade" planet oåterkalleligt i luften, vilket skapade enorma tryckförändringar. Detta är känt som en chockvåg och är ansvarig för den dramatiska ökningen av aerodynamiskt motstånd. Så alla överljudsplan följer samma mönster: en tunn flygkropp, svepande vingar och en mycket vass nos.
Myter och sanningar om ljudbarriären
Det finns många myter kring ljudvallen. Låt oss analysera några av dem med sanningen framför oss:
Myt: Om ett föremål bryter ljudbarriären kommer det att explodera.
sanning: Det är inte sant. Även om ett föremåls passage genom ljudvallen kan orsaka en ljudbom, betyder det inte att föremålet kommer att explodera. Objektets struktur är utformad för att motstå de krafter som genereras under denna process.
Myt: Ljudbarriären är en fysisk vägg.
sanning: Ljudbarriären är inte en solid fysisk barriär. Det är en term som beskriver den hastighet med vilken ljudvågor ackumuleras och genererar en stötvåg. Det är ett fenomen relaterat till spridningen av ljud i ett specifikt medium.
Myt: Överljudsplan bryter alltid ljudmuren när de flyger.
sanning: Det är inte nödvändigt för ett överljudsflygplan att hela tiden bryta ljudbarriären. Överljudsflygplan kan flyga både under och över ljudets hastighet, beroende på förhållanden och flygmål. Först när de överskrider ljudets hastighet genereras en ljudbom.
Mito: Ljudbommen är farlig för människor på marken.
sanning: Själva ljudbommen är inte farlig. Det kan dock vara irriterande och störande för människor på marken. Plötsligt högt ljud kan orsaka störningar och störningar i bostads- och tätortsområden, vilket har lett till att regler och restriktioner införts för överljudsflyg nära befolkade områden.
Mito: Endast flygplan kan bryta ljudmuren.
sanning: Även om flygplan är det vanligaste transportmedlet i samband med ljudbarriären, är de inte de enda som kan övervinna den. Andra fordon, som raketer, missiler och projektiler, kan också bryta ljudbarriären när de når överljudshastigheter.
Jag hoppas att du med denna information kan lära dig mer om ljudbarriären och dess egenskaper.