کانال تلگرام

عضو کانال تلگرام کتاب فارسی شوید

شکستن دیوار صوتی

۲۸ اردیبهشت ۱۳۹۲
بدون نظر
344 نمایش

برای توضیح درباره آنچه هنگام شکستن دیوار صوتی روی می‌دهد، ابتدا باید به صوت به چشم موجی با سرعت انتشار محدود نگاه کرد. همه شما با اثرات ناشی از محدود و نسبتا کم بودن سرعت صوت آشنایی دارید؛ بازتاب صدا در کوه، تأخیر زمانی در شنیدن صدای بلندگوهایی که یک چیز را پخش می‌کنند و شنیدن صدای رعد پس از دیدن برق. در سطح دریا و دمای ۲۲ درجه، امواج صوتی با سرعت ۳۴۵ متر بر ثانیه یا ۱۲۴۰ کیلومتر در ساعت منتشر می‌شوند. هر چه دما و فشار کاهش یابد، سرعت صوت کم می‌شود، بطوری که برای هواپیمایی در ارتفاع ۳۵ هزار پایی (جایی که دما ۵۴- درجه است) سرعت صوت به ۲۹۵ متر در ثانیه یا ۱۰۶۰ کیلومتر در ساعت می‌رسد.
حالا یک منبع صوتی را تصور کنید که یک پالس در ثانیه در فضا پخش می‌کند. این پالس‌ها را می‌توان به صورت پوسته‌های کروی از هوای پرفشار که با سرعت صوت بزرگ می‌شوند و صوت را منتشر می‌کنند تصور کرد (درست مانند دایره‌های ایجاد شده در سطح آب پس از پرتاب یک سنگ) به این کره‌ها جبهه‌های موج می‌گوییم. اگر چشمه ساکن باشد، این کره‌ها، مانند دایره‌های آب هم مرکز خواهند بود؛ اما اگر منبع شروع به حرکت کند، این کره‌ها را در جهت حرکتش جابجا خواهد کرد بطوری که فاصله کره‌ها از هم در یک طرف (در جهت حرکت) کمتر و در طرف مقابل بیشتر خواهد شد.
مقدار این جابجایی بستگی به سرعت منبع نسبت به سرعت انتشار صوت دارد. هر چه سرعت منبع بیشتر باشد، به جبهه‌های موجی که در هر لحظه تولید می‌کند، نزدیکتر شده و بنابراین فاصله جبهه‌ها در مقابل منبع کمتر و کمتر می‌شود، تا این که در سرعت صوت، منبع به موج صوتی خود می‌رسد و با آن حرکت می‌کند. بطوری که جبهه‌های کروی امواج تولید شده همگی مقابل منبع انباشته می‌شوند. (مثل حلقه‌های تودرتو با شعاع‌های مختلف که در یک نقطه بر هم مماسند).

divare-souti

از نظر فیزیکی، جبهه‌های موج نشان دهنده تغییرات فشار هوا هستند و همین تغییرات فشار است که گوش ما آن را به صورت صدا می‌شنود. حالا تصور کنید همه این جبهه‌های موج پرفشار جلوی یک هواپیما که با سرعتی در آستانه سرعت صوت حرکت می‌کند جمع شود. در این صورت جبهه‌ها همدیگر را تقویت می‌کنند و یک موج فشار با دامنه بسیار زیاد تشکیل می‌دهند. این موج، نیروی مقاومت هوا را زیاد می‌کند و باعث کاهش نیروی بالابر و دشواری کنترل هواپیما می‌شود. وقتی سرعت هواپیما با افزایش توان از سرعت صوت پیشی می‌گیرد، از این سد و دیوار صوتی عبور می‌کند و به اصطلاح دیوار صوتی را می‌شکند. در این حالت موج، دامنه تشکیل شده که به آن Shock Wave گفته می‌شود در هوا منتشر می‌شود و به زمین می‌رسد. شدت موج رسیده به زمین به ارتفاع هواپیما و اندازه آن بستگی دارد. اگر هواپیما به قدر کافی به زمین نزدیک باشد موج فشار می‌تواند آنقدر قوی باشد که باعث شکستن شیشه‌ها، تخریب ساختمان‌های سست و یا کاهش شنوایی افراد شود.
شکستن دیوار صوتی یا گذشتن از سرعت صوت، اولین بار در ۱۴ اکتبر ۱۹۴۷ و به وسیله چاک بیگر، خلبان نیروی هوایی امریکا با هواپیمای -X1 که به همین منظور ساخته شده بود اتفاق افتاد. امروزه بیشتر هواپیماهای جنگنده براحتی از سرعت صوت می‌گذرند، بطوری که سرعت بعضی مانند SR71 به ۳۶۰۰ کیلومتر در ساعت ۳ برابر سرعت صوت می‌رسد.




لینک کوتاه مطلب

http://ketabfarsi.ir/?p=2038