У области физике постоје одређене баријере које су људска бића препознала. Најпознатија је брзина светлости, максимална брзина којом могу да путују све конвенционалне материје и сви облици информација у Универзуму. Ово је баријера коју човечанство можда никада неће моћи да помери, углавном зато што крши један од најосновнијих закона физике - Еинстеинову теорију опште релативности.
Али шта је са брзином звука? Ово је још једна баријера у физици, али она коју је човечанство успело да пребије (у ствари више пута). А када је у питању пробијање ове баријере, научници користе оно што је познато као Мацхов број да представља границу тока мимо локалне брзине звука. Другим речима, гурање поред звучне баријере дефинисано је као Мацх 1. Дакле, колико брзо морате то да радите?
Дефиниција:
Када чујемо израз Мацх 1, лако је претпоставити да је то брзина звука кроз Земљину атмосферу. Међутим, овај је израз оптерећенији него што можда мислите. Истина је да је Мацхов број однос, а не стварно директно мерење брзине. А овај однос је последица чињенице да брзина звука варира од једне до друге локације, због разлика у температури и густини ваздуха.
Математички се то може дефинисати као М = у/ц, где је М Махов број, у је локална брзина протока у односу на границе (тј. брзина кретања објекта кроз медијум), и ц је брзина звука у том одређеном медијуму (тј. локалној атмосфери, води итд.).
Када се брзина звука прекине, то резултира у ономе што је познато као "звучни бум". Ово је гласан, пуцкетајући звук који је повезан са ударним таласима које ствара објекат који путује брже од локалне брзине звука. Примјери обухватају летјелицу која пробија звучну баријеру до минијатурних пушака узрокованих метцима који лете поред, или пуцањем бика.
Брзина звука:
У основи, брзина звука је удаљеност коју у одређеном времену прође звучни талас док се шири кроз еластични медијум. Као што је већ напоменуто, ово није универзална вредност, већ се своди на састав медија и услове тог медија. Када говоримо о брзини звука, мислимо на брзину звука у Земљиној атмосфери. Али и то је подложно варијацији.
Ипак, научници су склони да се ослањају на брзину звука мерену на сувом ваздуху (тј. На ниској влажности ваздуха) и на температури од 20 ° Ц (68 ° Ф) као стандардном. Под тим условима, локална брзина звука износи 343 метра у секунди (1,235 км / х; 767 мпх) - или 1 километар за 2,91 с, а миља за 4,69 с.
Класификације:
Као и код већине омјера, постоје апроксимације и категорије које се користе за мјерење брзине објекта у односу на звучну баријеру. То нам даје категорије субзонски, трансонски, надзвучни, и хиперсонични. Овај систем категоризације се често користи за класификацију летелица или свемирских летелица, минимални захтев је да већина класификованих летјелица има могућност приближавања или прекорачења брзине звука.
Класификација за авионе или било који објект који лети брзином испод звучне баријере подзвучни важи. Ова категорија укључује већину путничких авиона и малих комерцијалних авиона, иако су примијећени одређени изузеци (тј. Надзвучни комерцијални авиони попут Цонцордеа).
Пошто ови бродови никада не задовољавају или премашују брзину звука, имат ће Мацхов број мањи од један и стога се изражава у децималном облику - тј. Мањи од 0,8 Мацх (273 м / с; 980 км / х; 609 мпх). Обично су ти авиони вођени пропелером и имају тенденцију да имају висока (витка) крила и заобљене карактеристике.
Именовање трансониц односи се на стање лета у коме постоји распон брзина протока ваздуха око и испред ваздухоплова. Ове брзине су истовремено испод, на и изнад брзине звука, које се крећу од 0,8 до 1,2 Мацха (273-409 м / с; 980-1,470 км / х; 609-914 мпх). Трансонски авиони готово увек имају закриљена крила, што изазива одлагање повлачења, а покрећу их млазни мотори.
Следећа категорија је надзвучни авион. То су летелице које се могу кретати изван компресије ваздуха која је "звучна баријера". Ови бродови углавном имају Махов број између 1 и 5 (410–1,702 м / с; 1,470–6,126 км / х; 915–3,806 мпх). Авиони дизајнирани да лете суперсоничним брзинама показују велике разлике у свом аеродинамичком дизајну због радикалних разлика у понашању протока изнад Мацха 1.
Они укључују оштре ивице, танке сегменте крила и стабилизаторе репа (ака. Пераје) или канапере (форевингс) који се могу прилагодити. Летелице које обично имају ову ознаку укључују модерне борбене авионе, шпијунске авионе (попут СР-71 Блацкбирд) и горе поменути Цонцорде.
Последња категорија је хиперсонична, која се односи на ваздухоплове који могу да прекораче брзину Мацх 5 и могу да постигну брзину већу од 10 Мацх (1,702–3,403 м / с; 6,126–12,251 км / х; 3,806–7,680 мпх). Врло мали број ваздухоплова може се кретати таквим брзинама, и имају тенденцију да имају ракетни погон (попут Кс-15), сцрамјетс (попут Кс-43 или ХиперКс) или свемирске летелице које су у процесу напуштања Земљине атмосфере.
Други пример су предмети који улазе у Земљину атмосферу. Оне могу бити у облику свемирских летелица које изводе поновни улазак, или метеорита који су прошли и разбили се у Земљиној атмосфери. На пример, метеор који је у фебруару 2013. ушао у небо изнад малог града Чељабинска, путовао је брзином од око 19,16 ± 0,15 км / с (68,436 - 69,516 км / х; 42,524 - 43,195 мпх) .
Другим речима, метеорит је путовао између 55 и 56 Мача када је погодио нашу атмосферу! С обзиром на своју огромну брзину, када је метеор стигао до неба изнад Чељабинска, створио је звучни бум тако моћан да је нанио велику штету хиљадама грађевина у шест градова широм региона. Ова штета, која је обухватала пуно експлозивних прозора, резултирала је повређивањем 1.500 људи.
Колико је брз Мацх Мацх? Кратки одговор је да зависи од тога где се налазите. Али генерално, брзина је већа од око 1200 км / х или 750 мпх. Ако сте у стању да идете овако брзо, пробијаћете звучну баријеру, а људи километрима унаоколо чују за то!
Овдје смо писали много занимљивих чланака о звуку. Ево шта је звук ?, шта је најбржи млаз на свету ?, шта је отпор ваздуха ?, и како звучи НАСА?
За више информација погледајте НАСА-ин чланак о Мацховом броју, а ево линка до лекције о Мацховом броју.
Снимили смо епизоду Астрономи Цаст-а о свемирском шатлу. Слушајте овде, епизода 127: Амерички свемирски шатл.
Извори:
- НАСА - Број машине
- Википедиа - Мацх Мацх
- Аероспацевеб - Брзина звука, број Мацх-а и звучна баријера
