La bariera de sunet Este un fenomen fizic care se referă la viteza limită la care un obiect se poate mișca într-un mediu dat fără a depăși viteza sunetului în acel mediu. Variază în funcție de condițiile de mediu, cum ar fi temperatura și altitudinea. Mulți oameni sunt interesați de acest subiect de mult timp.
Prin urmare, vom dedica acest articol pentru a vă spune care este bariera sonoră, caracteristicile și importanța acesteia.
caracteristici cheie
Când un obiect se mișcă cu o viteză egală sau mai mică decât cea a sunetului, undele sonore pe care le emite se pot propaga prin mediu fără probleme. Cu toate acestea, atunci când obiectul începe să se miște mai repede decât viteza sunetului, are loc o acumulare de unde sonore în fața obiectului în mișcare.
Această acumulare de valuri generează o presiune ridicată în regiunea numită „undă de șoc”. Unda de șoc este o concentrație de energie care se formează în jurul obiectului atunci când atinge sau depășește viteza sunetului.
Când un obiect trece prin bariera sunetului, are loc un eveniment cunoscut sub numele de „bum sonic”. Acest eveniment se caracterizează printr-un zgomot puternic și distinctiv, asemănător cu o explozie sau un tunet. Boom-ul sonic este cauzat de eliberarea bruscă a energiei stocate în unda de șoc pe măsură ce obiectul trece prin aceasta.
Este important să rețineți că boom-ul sonic nu este dăunător în sine, dar poate provoca disconfort oamenilor de la sol. Din acest motiv, multe zone au reglementări și restricții privind aeronavele supersonice care zboară în apropierea zonelor populate.
Ceva istorie
Să ne întoarcem cu câțiva ani. În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, lumea aviației a fost revoluționată odată cu dezvoltarea primelor motoare cu reacție. Aceste avioane sunt capabile să zboare mai sus și mai repede. Pe măsură ce tehnologia s-a dezvoltat, nimic nu părea că ar putea îmbunătăți viteza până când nu se cunoaște bariera acustică.
Au realizat rapid că, oricât de puternice ar fi noile motoare, nu se pot apropia de viteza sunetului: pe de o parte, își vor pierde puterea pe măsură ce motoarele se apropiau de Mach 1 și, pe de altă parte, din cauza prăbușirii valurilor. La acea vreme se credea că viteza sunetului era imbatabilă, imbatabilă fizic. De aici și denumirea de „barieră a sunetului”.
În octombrie 1947, primul avion care a spart bariera sunetului a fost X-1 experimental, care a fost special conceput pentru el. În plus, a fost prima aeronavă din Statele Unite dedicată cercetării în domeniul aeronauticii și a creat un precedent, rezultând un inventar de peste 50 de „avioane X”.
Cu interes, prima persoană care a zburat mai repede decât Mach 1 a fost Chuck Yeager, un fost pilot USAF care a câștigat numeroase premii pentru lupta sa aeriană în timpul celui de-al Doilea Război Mondial. X-1 a demonstrat că viteza supersonică este posibilă din punct de vedere fizic.
Unde de șoc și barieră de sunet
Pentru a înțelege creșterea exponențială a rezistenței aerodinamice, trebuie să înțelegem ce sunt undele de șoc. Acest fenomen apare din cauza schimbărilor dramatice ale presiunii aerului. Iată un exemplu simplu: dacă aveți o găleată plină cu apă, deschideți palma și loviți puternic apa, veți auzi un „plop plop” puternic. Dacă repeți experimentul, dar te joci doar cu vârful degetelor, nu numai că nu va doare, dar nu vei auzi niciun sunet puternic.
Motivul este că o zonă mare este acoperită de mână și de particulele de apă din zona de impact nu au spațiu sau timp pentru a „scăpa” așa că apa dă o senzație de „întărire”. Când faci același lucru cu degetele, apa se adaptează la impact și se instalează în jurul degetelor tale fără zgomot sau durere.
Același lucru se întâmplă și cu aerul: atunci când zboară la viteze subsonice, aerul are timp să se miște și să ia forma avionului care trece prin el. În timpul zborului supersonic, avionul a „bătut” irevocabil aerul, creând schimbări uriașe de presiune. Aceasta este cunoscută sub numele de undă de șoc și este responsabil pentru creșterea dramatică a rezistenței aerodinamice. Deci, toate avioanele supersonice urmează același model: un fuselaj subțire, aripi măturate și un nas foarte ascuțit.
Mituri și adevăruri ale barierei sunetului
Există multe mituri în jurul barierei sunetului. Să analizăm unele dintre ele cu adevărul înainte:
Mit: Dacă un obiect sparge bariera sunetului, va exploda.
Adevărat: Nu este adevărat. Deși trecerea unui obiect prin bariera sonoră poate provoca un bum sonic, aceasta nu înseamnă că obiectul va exploda. Structura obiectului este concepută pentru a rezista forțelor generate în timpul acestui proces.
Mit: Bariera de sunet este un zid fizic.
Adevărat: Bariera acustică nu este o barieră fizică solidă. Este un termen care descrie viteza cu care undele sonore se acumulează și generează o undă de șoc. Este un fenomen legat de propagarea sunetului într-un anumit mediu.
Mit: Avioanele supersonice sparg întotdeauna bariera sunetului când zboară.
adevăr: Nu este necesar ca o aeronavă supersonică să spargă constant bariera sunetului. Avioanele supersonice pot zbura atât sub, cât și peste viteza sunetului, în funcție de condiții și obiectivele de zbor. Numai atunci când depășesc viteza sunetului se generează un boom sonic.
Mito: Boom-ul sonic este periculos pentru oamenii de la sol.
adevăr: Boom-ul sonic în sine nu este periculos. Cu toate acestea, poate fi enervant și perturbator pentru oamenii de la sol. Zgomotul puternic brusc poate provoca neplăceri și perturbări în zonele rezidențiale și urbane, ceea ce a dus la impunerea de reglementări și restricții privind zborurile supersonice în apropierea zonelor populate.
Mito: Doar avioanele pot sparge bariera sunetului.
adevăr: Deși avioanele sunt cel mai comun mijloc de transport asociat cu bariera sonoră, nu sunt singurele care o pot depăși. Alte vehicule, cum ar fi rachetele, rachetele și proiectilele, pot sparge, de asemenea, bariera sunetului atunci când ating viteze supersonice.
Sper că cu aceste informații puteți afla mai multe despre bariera fonică și caracteristicile acesteia.