La zvuková bariéra Je to fyzikálny jav, ktorý sa vzťahuje na limitnú rýchlosť, ktorou sa objekt môže pohybovať v danom médiu bez toho, aby prekročil rýchlosť zvuku v tomto médiu. Líši sa v závislosti od podmienok prostredia, ako je teplota a nadmorská výška. Mnoho ľudí sa o túto tému zaujíma už dlho.
Preto sa chystáme venovať tento článok, aby sme vám povedali, čo je zvuková bariéra, jej vlastnosti a dôležitosť.
kľúčové vlastnosti
Keď sa objekt pohybuje rýchlosťou rovnajúcou sa alebo menšou ako je rýchlosť zvuku, zvukové vlny, ktoré vydáva, sa môžu bez problémov šíriť cez médium. Keď sa však objekt začne pohybovať rýchlejšie ako rýchlosť zvuku, pred pohybujúcim sa objektom dochádza k akumulácii zvukových vĺn.
Táto akumulácia vĺn vytvára vysoký tlak v oblasti nazývanej „rázová vlna“. Rázová vlna je koncentrácia energie, ktorá sa tvorí okolo objektu, keď dosiahne alebo prekročí rýchlosť zvuku.
Keď nejaký predmet prerazí zvukovú bariéru, nastane udalosť známa ako „zvukový tresk“. Táto udalosť sa vyznačuje hlasným a výrazným hlukom, podobným výbuchu alebo hromu. Sonický tresk je spôsobený náhlym uvoľnením energie uloženej v rázovej vlne, keď cez ňu objekt prechádza.
Je dôležité si uvedomiť, že sonický tresk sám o sebe nie je škodlivý, ale môže spôsobiť nepohodlie ľuďom na zemi. Z tohto dôvodu majú mnohé oblasti predpisy a obmedzenia týkajúce sa nadzvukových lietadiel lietajúcich v blízkosti obývaných oblastí.
Niektoré histórie
Vráťme sa o pár rokov späť. Počas druhej svetovej vojny nastal vo svete letectva revolúciu s vývojom prvých prúdových motorov. Tieto lietadlá sú schopné lietať vyššie a rýchlejšie. Ako sa technológia vyvíjala, nezdalo sa, že by to mohlo zlepšiť rýchlosť, kým nebola známa zvuková bariéra.
Rýchlo si uvedomili, že bez ohľadu na to, aké výkonné sú nové motory, nedokážu sa priblížiť rýchlosti zvuku: na jednej strane stratia výkon, keď sa motory priblížia k Mach 1, a na druhej strane v dôsledku nárazu vĺn. V tom čase sa verilo, že rýchlosť zvuku je neprekonateľná, fyzicky neprekonateľná. Odtiaľ pochádza názov „zvuková bariéra“.
V októbri 1947 bolo prvým lietadlom, ktoré prelomilo zvukovú bariéru, experimentálny X-1, ktorý bol špeciálne navrhnutý preň. Okrem toho to bolo prvé lietadlo v Spojených štátoch, ktoré sa venovalo výskumu v oblasti letectva a vytvorilo precedens, ktorého výsledkom je inventár viac ako 50 „X-rovín“.
Kuriózne je, prvou osobou, ktorá letela rýchlejšie ako Mach 1, bol Chuck Yeager, bývalý pilot USAF, ktorý získal množstvo ocenení za svoj vzdušný boj počas druhej svetovej vojny. X-1 dokázal, že nadzvuková rýchlosť je fyzicky možná.
Rázové vlny a zvuková bariéra
Aby sme pochopili exponenciálny nárast aerodynamického odporu, musíme pochopiť, čo sú rázové vlny. Tento jav sa vyskytuje v dôsledku dramatických zmien tlaku vzduchu. Tu je jednoduchý príklad: ak máte vedro plné vody, otvoríte dlaň a silno udriete do vody, budete počuť hlasné „prskanie“. Ak experiment zopakujete, ale budete sa hrať len s končekmi prstov, nielenže to nebude bolieť, ale nebudete počuť žiadne hlasné zvuky.
Dôvodom je, že veľká plocha je pokrytá rukou a časticami vody v oblasti dopadu nemajú priestor ani čas „utiecť“, takže voda dáva pocit „tvrdnutia“. Keď to isté urobíte s prstami, voda sa prispôsobí nárazu a usadí sa okolo prstov bez hluku a bolesti.
To isté sa deje so vzduchom: pri lietaní podzvukovou rýchlosťou má vzduch čas pohnúť sa a nadobudnúť tvar lietadla, ktoré ním prechádza. Lietadlo počas nadzvukového letu nenávratne „dupalo“ vzduch a vytváralo obrovské tlakové zmeny. Toto je známe ako rázová vlna a je zodpovedný za dramatický nárast aerodynamického odporu. Takže všetky nadzvukové lietadlá majú rovnaký vzor: tenký trup, zahnuté krídla a veľmi ostrý nos.
Mýty a pravdy o zvukovej bariére
Okolo zvukovej bariéry koluje veľa mýtov. Poďme analyzovať niektoré z nich s pravdou dopredu:
mýtus: Ak nejaký predmet prelomí zvukovú bariéru, vybuchne.
pravda: Nie je to pravda. Aj keď prechod predmetu cez zvukovú bariéru môže spôsobiť sonický tresk, neznamená to, že predmet vybuchne. Štruktúra objektu je navrhnutá tak, aby odolala silám vznikajúcim počas tohto procesu.
mýtus: Zvuková bariéra je fyzická stena.
pravda: Zvuková bariéra nie je pevnou fyzickou bariérou. Je to termín, ktorý popisuje rýchlosť, ktorou sa zvukové vlny hromadia a vytvárajú rázovú vlnu. Ide o jav súvisiaci so šírením zvuku v konkrétnom médiu.
mýtus: Nadzvukové lietadlá pri lete vždy prelomia zvukovú bariéru.
Pravda: Nie je nutné, aby nadzvukové lietadlo neustále lámalo zvukovú bariéru. Nadzvukové lietadlá môžu lietať pod aj nad rýchlosťou zvuku v závislosti od podmienok a cieľov letu. Až keď prekročia rýchlosť zvuku, generuje sa sonický tresk.
Mito: Sonický tresk je nebezpečný pre ľudí na zemi.
Pravda: Samotný sonický tresk nie je nebezpečný. Pre ľudí na zemi to však môže byť nepríjemné a rušivé. Náhly hlasný hluk môže spôsobiť obťažovanie a rušenie v obytných a mestských oblastiach, čo viedlo k zavedeniu nariadení a obmedzení pre nadzvukové lety v blízkosti obývaných oblastí.
Mito: Zvukovú bariéru môžu prelomiť iba lietadlá.
Pravda: Hoci lietadlá sú najbežnejším dopravným prostriedkom spojeným so zvukovou bariérou, nie sú jediné, ktoré ju dokážu prekonať. Iné vozidlá, ako sú rakety, rakety a projektily, môžu tiež prelomiť zvukovú bariéru, keď dosiahnu nadzvukovú rýchlosť.
Dúfam, že s týmito informáciami sa dozviete viac o zvukovej bariére a jej vlastnostiach.