La zvučna barijera To je fizički fenomen koji se odnosi na graničnu brzinu kojom se objekt može kretati u datom mediju bez prekoračenja brzine zvuka u tom mediju. Razlikuje se u zavisnosti od uslova okoline, kao što su temperatura i nadmorska visina. Mnogi ljudi su već dugo zainteresovani za ovu temu.
Stoga ćemo ovaj članak posvetiti kako bismo vam rekli šta je zvučna barijera, njene karakteristike i važnost.
Glavne karakteristike
Kada se objekt kreće brzinom jednakom ili manjom od brzine zvuka, zvučni valovi koje emituje mogu se širiti kroz medij bez ikakvih problema. Međutim, kada se predmet počne kretati brže od brzine zvuka, dolazi do nakupljanja zvučnih talasa ispred objekta koji se kreće.
Ova akumulacija talasa stvara visok pritisak u regionu koji se naziva "udarni talas". Udarni val je koncentracija energije koja se formira oko objekta kada dostigne ili premaši brzinu zvuka.
Kada objekat probije zvučnu barijeru, dešava se događaj poznat kao "zvučni bum". Ovaj događaj karakterizira glasna i prepoznatljiva buka, slična eksploziji ili grmljavini. Zvučni udar je uzrokovan iznenadnim oslobađanjem energije pohranjene u udarnom valu dok objekt prolazi kroz njega.
Važno je to napomenuti zvučni bum nije štetan sam po sebi, ali može uzrokovati nelagodu ljudima na zemlji. Zbog toga mnoga područja imaju propise i ograničenja za nadzvučne avione koji lete u blizini naseljenih područja.
Neka istorija
Vratimo se nekoliko godina unazad. Tokom Drugog svetskog rata, svet avijacije je revolucionisan razvojem prvih mlaznih motora. Ovi avioni su sposobni da lete više i brže. Kako se tehnologija razvijala, ništa se nije činilo kao da može poboljšati brzinu dok se zvučna barijera ne sazna.
Brzo su shvatili da bez obzira na to koliko su snažni novi motori, ne mogu se približiti brzini zvuka: s jedne strane, gubit će snagu kako se motori približavaju 1 Mahu, a s druge strane, zbog udara talasa. U to vrijeme se vjerovalo da je brzina zvuka nenadmašna, fizički nepobjediva. Otuda i naziv "zvučna barijera".
U oktobru 1947. prvi avion koji je probio zvučnu barijeru bio je eksperimentalni X-1, koji je bio posebno dizajniran za njega. Osim toga, bio je to prvi avion u Sjedinjenim Državama posvećen istraživanjima u oblasti aeronautike i postavio presedan, što je rezultiralo inventarom od više od 50 "X-aviona".
Zanimljivo, prva osoba koja je letjela brže od 1 maha bio je Chuck Yeager, bivši pilot USAF-a koji je osvojio brojne nagrade za svoje zračne borbe tokom Drugog svjetskog rata. X-1 je dokazao da je supersonična brzina fizički moguća.
Udarni talasi i zvučna barijera
Da bismo razumjeli eksponencijalno povećanje aerodinamičkog otpora, moramo razumjeti šta su udarni valovi. Ovaj fenomen nastaje zbog dramatičnih promjena u tlaku zraka. Evo jednostavnog primjera: ako imate kantu punu vode, otvorite dlan i snažno udarite u vodu, čut ćete glasno „pljusak”. Ako ponovite eksperiment, ali se samo igrate vrhovima prstiju, ne samo da vas neće boljeti, već nećete čuti nikakve glasne zvukove.
Razlog je što je velika površina pokrivena rukom i česticama vode u području udara nemaju ni prostora ni vremena da "pobjegnu" pa voda daje osjećaj "otvrdnjavanja". Kada isto uradite sa prstima, voda se prilagođava udaru i taloži se oko prstiju bez buke i bola.
Ista stvar se dešava i sa vazduhom: kada leti podzvučnim brzinama, vazduh ima vremena da se pomeri i poprimi oblik aviona koji prolazi kroz njega. Tokom nadzvučnog leta, avion je nepovratno "udarao" u vazduh, stvarajući ogromne promene pritiska. Ovo je poznato kao udarni talas i odgovoran je za dramatično povećanje aerodinamičkog otpora. Dakle, svi nadzvučni avioni prate isti obrazac: tanak trup, zamašena krila i vrlo oštar nos.
Mitovi i istine o zvučnoj barijeri
Postoji mnogo mitova oko zvučne barijere. Hajde da analiziramo neke od njih sa istinom u nastavku:
Mit: Ako neki predmet probije zvučnu barijeru, eksplodiraće.
Istina: To nije istina. Iako prolazak objekta kroz zvučnu barijeru može uzrokovati zvučni udar, to ne znači da će objekt eksplodirati. Struktura objekta je dizajnirana da izdrži sile nastale tokom ovog procesa.
Mit: Zvučna barijera je fizički zid.
Istina: Zvučna barijera nije čvrsta fizička barijera. To je pojam koji opisuje brzinu kojom se zvučni valovi akumuliraju i stvaraju udarni val. To je fenomen koji se odnosi na širenje zvuka u određenom mediju.
Mit: Supersonični avioni uvijek probijaju zvučnu barijeru kada lete.
Istina: Nije neophodno da supersonični avion stalno probija zvučnu barijeru. Supersonični avioni mogu da lete i ispod i iznad brzine zvuka, u zavisnosti od uslova i ciljeva leta. Tek kada pređu brzinu zvuka, generira se zvučni udar.
mito: Zvučni bum je opasan za ljude na zemlji.
Istina: Sam zvučni bum nije opasan. Međutim, to može biti neugodno i ometajuće za ljude na terenu. Iznenadna glasna buka može uzrokovati smetnje i smetnje u stambenim i urbanim područjima, što je dovelo do nametanja propisa i ograničenja nadzvučnih letova u blizini naseljenih područja.
mito: Samo avioni mogu probiti zvučnu barijeru.
Istina: Iako su avioni najčešće prevozno sredstvo povezano sa zvučnom barijerom, oni nisu jedini koji je mogu savladati. Druga vozila, kao što su rakete, projektili i projektili, također mogu probiti zvučnu barijeru kada dostignu nadzvučne brzine.
Nadam se da ćete uz ove informacije saznati više o zvučnoj barijeri i njenim karakteristikama.