La lydbarriere Det er et fysisk fænomen, der refererer til den grænsehastighed, hvormed et objekt kan bevæge sig i et givet medie uden at overskride lydens hastighed i det pågældende medium. Varierer baseret på miljøforhold, såsom temperatur og højde. Mange mennesker har været interesseret i dette emne i lang tid.
Derfor vil vi dedikere denne artikel til at fortælle dig, hvad lydbarrieren er, dens karakteristika og vigtighed.
Vigtigste funktioner
Når et objekt bevæger sig med en hastighed, der er lig med eller mindre end lydens, kan de lydbølger, det udsender, forplante sig gennem mediet uden problemer. Men når objektet begynder at bevæge sig hurtigere end lydens hastighed, der opstår en ophobning af lydbølger foran det bevægelige objekt.
Denne ophobning af bølger genererer et højt tryk i området kaldet "chokbølge". Chokbølgen er en koncentration af energi, der dannes omkring objektet, når det når eller overstiger lydens hastighed.
Når en genstand bryder igennem lydmuren, sker der en hændelse kendt som et "sonisk boom". Denne begivenhed er karakteriseret ved en høj og karakteristisk støj, der ligner en eksplosion eller torden. Det soniske boom er forårsaget af den pludselige frigivelse af energi, der er lagret i stødbølgen, når objektet passerer gennem den.
Det er vigtigt at bemærke det den soniske boom er ikke skadelig i sig selv, men den kan forårsage ubehag for folk på jorden. På grund af dette har mange områder regler og restriktioner for supersoniske fly, der flyver nær befolkede områder.
Nogle historie
Lad os gå et par år tilbage. Under Anden Verdenskrig blev luftfartens verden revolutioneret med udviklingen af de første jetmotorer. Disse fly er i stand til at flyve højere og hurtigere. Efterhånden som teknologien udviklede sig, intet virkede som om det kunne forbedre hastigheden, før lydmuren var kendt.
De indså hurtigt, at uanset hvor kraftige de nye motorer var, kunne de ikke nærme sig lydens hastighed: På den ene side ville de miste kraften, når motorerne nærmede sig Mach 1, og på den anden side på grund af bølgenedslaget. På det tidspunkt troede man, at lydens hastighed var uovertruffen, fysisk uovervindelig. Deraf navnet "lydmur".
I oktober 1947 var det første fly til at bryde lydmuren den eksperimentelle X-1, som var specielt designet til det. Derudover var det det første fly i USA dedikeret til forskning inden for luftfart og satte præcedens, hvilket resulterede i en opgørelse på mere end 50 "X-fly".
Mærkeligt nok den første person, der fløj hurtigere end Mach 1, var Chuck Yeager, en tidligere USAF-pilot, der vandt adskillige priser for sin luftkamp under Anden Verdenskrig. X-1 beviste, at supersonisk hastighed er fysisk mulig.
Chokbølger og lydmur
For at forstå den eksponentielle stigning i aerodynamisk modstand må man forstå, hvad chokbølger er. Dette fænomen opstår på grund af dramatiske ændringer i lufttrykket. Her er et simpelt eksempel: Hvis du har en spand fuld af vand, åbner din håndflade og slår hårdt på vandet, vil du høre et højt "plop plop". Hvis du gentager eksperimentet, men kun leger med fingerspidserne, vil det ikke kun gøre ondt, men du vil ikke høre nogen høje lyde.
Årsagen er, at et stort område er dækket af hånden og vandpartiklerne i nedslagsområdet de har ingen plads eller tid til at "komme væk", så vandet giver en "hærdende" følelse. Når du gør det samme med fingrene, tilpasser vandet sig til påvirkningen og sætter sig omkring dine fingre uden støj eller smerte.
Det samme sker med luft: Når man flyver med subsoniske hastigheder, har luften tid til at bevæge sig og tage form af flyet, der passerer gennem den. Under supersonisk flyvning "dunkede" flyet uigenkaldeligt i luften, hvilket skabte enorme trykændringer. Dette er kendt som en chokbølge og er ansvarlig for den dramatiske stigning i aerodynamisk modstand. Så alle supersoniske fly følger det samme mønster: en tynd skrog, fejede vinger og en meget skarp næse.
Myter og sandheder om lydmuren
Der er mange myter omkring lydmuren. Lad os analysere nogle af dem med sandheden forude:
myte: Hvis en genstand bryder lydmuren, vil den eksplodere.
sandhed: Det er ikke sandt. Selvom passage af en genstand gennem lydmuren kan forårsage et lydbom, betyder det ikke, at objektet vil eksplodere. Objektets struktur er designet til at modstå de kræfter, der genereres under denne proces.
myte: Lydmuren er en fysisk mur.
sandhed: Lydmuren er ikke en solid fysisk barriere. Det er et udtryk, der beskriver den hastighed, hvormed lydbølger akkumuleres og genererer en chokbølge. Det er et fænomen relateret til udbredelsen af lyd i et bestemt medie.
myte: Supersoniske fly bryder altid lydmuren, når de flyver.
Sandhed: Det er ikke nødvendigt for et supersonisk fly konstant at bryde lydmuren. Supersoniske fly kan flyve både under og over lydens hastighed, afhængigt af forhold og flyvemål. Først når de overstiger lydens hastighed, genereres et lydbom.
Mito: Den soniske boom er farlig for folk på jorden.
Sandhed: Selve den soniske boom er ikke farlig. Det kan dog være generende og forstyrrende for folk på jorden. Pludselig høj støj kan forårsage gener og forstyrrelser i bolig- og byområder, hvilket har ført til indførelse af regler og restriktioner for overlydsflyvninger nær befolkede områder.
Mito: Kun fly kan bryde lydmuren.
Sandhed: Selvom fly er det mest almindelige transportmiddel forbundet med lydmuren, er de ikke de eneste, der kan overvinde den. Andre køretøjer, såsom raketter, missiler og projektiler, kan også bryde lydmuren, når de når supersoniske hastigheder.
Jeg håber, at du med denne information kan lære mere om lydbarrieren og dens egenskaber.