نحوه شکستن دیوار صوتی

جهت مشاهده ادامه مطلب در سایت منبع اینجا روی لینک زیر کنید :
[ad_1]

نحوه شکستن دیوار صوتی

برای توضیح درباره آنچه هنگام شکستن دیوار صوتی روی می دهد، ابتدا باید به صوتبه چشم موجی با سرعت انتشار محدود نگاه کرد. همه شما با اثرات ناشی از محدود ونسبتا کم بودن سرعت صوت آشنایی دارید؛ بازتاب صدا در کوه، تاخیر زمانی در شنیدنصدای بلندگوهایی که یک چیز را پخش می کنند و شنیدن صدای رعد پس از دیدن برق. در سطحدریا و دمای 22درجه، امواج صوتی با سرعت 345متر بر ثانیه یا 1240کیلومتر در ساعتمنتشر می شوند. هر چه دما و فشار کاهش یابد، سرعت صوت کم می شود، به طوری که برایهواپیمایی در ارتفاع 35هزار پایی جایی که دما 54- درجه است سرعت صوت به 295متر درثانیه یا 1060کیلومتر در ساعت می رسد.

حالا یک منبع صوتی را تصور کنید که یک پالس در ثانیه در فضا پخش می کند. اینپالس ها را می توان به صورت پوسته های کروی از هوای پرفشار که با سرعت صوت بزرگ میشوند و صوت را منتشر می کنند تصور کرد (درست مانند دایره های ایجاد شده در سطح آبپس از پرتاب یک سنگ) به این کره ها جبهه های موج می گوییم. اگر چشمه ساکن باشد، اینکره ها، مانند دایره های آب هم مرکز خواهند بود ؛ اما اگر منبع شروع به حرکت کند،این کره ها را در جهت حرکتش جابه جا خواهد کرد. به طوری که فاصله کره ها از هم دریک طرف (در جهت حرکت) کمتر و در طرف مقابل بیشتر خواهد شد. (با رسم شکل این مطلب راخواهید دید). مقدار این جابه جایی بستگی به سرعت منبع نسبت به سرعت انتشار صوتدارد. هر چه سرعت منبع بیشتر باشد، به جبهه های موجی که در هر لحظه تولید می کند،نزدیکتر شده و بنابراین فاصله جبهه ها در مقابل منبع کمتر و کمتر می شود، تا این کهدر سرعت صوت، منبع به موج صوتی خود می رسد و با آن حرکت می کند. به طوری که جبهههای کروی امواج تولید شده همگی مقابل منبع انباشته می شوند. (مثل حلقه های تودرتوبا شعاعهای مختلف که در یک نقطه بر هم مماسند). از نظر فیزیکی جبهه های موج نشاندهنده تغییرات فشار هوا هستند و همین تغییرات فشار است که گوش ما آن را به صورت صدامی شنود.

حالا تصور کنید همه این جبهه های موج پرفشار جلوی یک هواپیما که با سرعتی درآستانه سرعت صوت حرکت می کند جمع شود. در این صورت جبهه ها همدیگر را تقویت می کنندو یک موج فشار با دامنه بسیار زیاد تشکیل می دهند. این موج، نیروی مقاومت هوا رازیاد می کند و باعث کاهش نیروی بالابر و دشواری کنترل هواپیما می شود. وقتی سرعتهواپیما با افزایش توان از سرعت صوت پیشی می گیرد، از این سد و دیوار صوتی عبور میکند و به اصطلاح دیوار صوتی را می شکند. در این حالت موج، دامنه تشکیل شده که بهآن shock wave گفته می شود در هوا منتشر می شود و به زمین می رسد. شدت موج رسیدهبه زمین به ارتفاع هواپیما و اندازه آن بستگی دارد. اگر هواپیما به قدر کافی بهزمین نزدیک باشد موج فشار می تواند آن قدر قوی باشد که باعث شکستن شیشه ها، تخریبساختمان های سست و یا کاهش شنوایی افراد شود.
شکستن دیوار صوتی یا گذشتن از سرعت صوت، اولین بار در 14اکتبر 1947 و به وسیلهچاک بیگر، خلبان نیروی هوایی امریکا با هواپیمای -X1 که به همین منظور ساخته شدهبود اتفاق افتاد. امروزه بیشتر هواپیماهای جنگنده براحتی از سرعت صوت می گذرند، بهطوری که سرعت بعضی مانند SR71 به 3600کیلومتر در ساعت است که 3برابر سرعت صوتاست.هنگامی که یک فروند هواپیمای F18 هورنت در حال عبور از دیوار صوتی است، دراطراف بالهای هواپیما بخصوص در شرایط پرواز صوتی، مناطق کم فشار فراوانی ایجاد میشود. اگر هوا بخار آب زیاد داشته باشد، فشار هوای پایین، آب موجود در هوا را متراکممی کند و باعث ایجاد ابری از بخار در اطراف آن می شود. وقتی هواپیما از دیوار صوتیعبور می کند، هوا به طور موضعی با shock wave آشفته و بخار ناپدید می شود.

[ad_2]