Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Tiếng nổ siêu thanh”
Nội dung được xóa Nội dung được thêm vào
n Robot: Sửa đổi hướng |
n replaced: . → . |
||
Dòng 1:
[[Tập tin:Sonic boom.svg|nhỏ|phải|200px|Người quan sát dưới mặt đất sẽ nghe thấy tiếng nổ khi sóng sốc nằm trên cạnh của hình nón đi qua vị trí của người quan sát.]]
'''Tiếng nổ siêu thanh''' là âm thanh nghe được khi [[sóng xung kích]] đi qua người quan sát, và các sóng xung kích này có nguồn gốc từ va đập vào không khí của các vật thể chuyển động nhanh hơn [[âm thanh]] (với [[tốc độ siêu thanh]]). Năng lượng âm thanh có mật độ lớn trong sóng xung kích khiến cho âm thanh được tạo ra giống như âm thanh của một [[nổ|vụ nổ]].
Các máy bay chuyển động nhanh hơn âm thanh đều tạo ra tiếng nổ siêu thanh đối với người quan sát đứng đủ gần. Tiếng nổ lách tách trên đường bay của viên đạn được bắn với [[tốc độ]] nhanh hơn âm thanh cũng có cùng nguyên nhân. Đầu nhỏ của một số loại [[roi chăn bò]] cũng có thể chuyển động nhanh hơn tốc độ âm thanh khi được quật nhanh, và cũng phát ra tiếng nổ lách tách bởi cùng nguyên nhân<ref>[http://www.americanscientist.org/issues/pub/2002/9/crackin-good-mathematics Mike May, ''Crackin' Good Mathematics'', American Scientist, Volume 90, Number 5, 2002]</ref>.
==Nguyên nhân==
[[Tập tin:Transonico-vi.svg|nhỏ|250px|Sóng va đập lan từ mũi [[máy bay]] ra môi trường xung quanh, cho 3 trường hợp, máy bay bay chậm hơn, bằng và nhanh hơn tốc độ lan truyền âm thanh trong môi trường]]
Khi vật thể di chuyển trong [[khí quyển Trái Đất|không khí]], những va đập của không khí vào vật thể tạo ra những rung động của các phân tử không khí. Những rung động này lan truyền trong không khí ở dạng [[âm thanh]] ([[sóng áp suất]]), với tốc độ của [[vận tốc âm thanh|tốc độ âm thanh]].
Nếu vật thể chuyển động nhanh dần, nhưng vẫn chậm hơn tốc độ âm thanh, khoảng cách giữa các mặt sóng ngay trước mũi vật thể trở nên nhỏ hơn (do vật thể đuổi theo mặt sóng, như hình bên trái trong hình minh họa bên). Các mặt sóng ứng với các vùng [[áp suất]] cao sẽ dần bị nén gần với nhau khi tốc độ vật thể tăng lên.
Đến khi tốc độ vật thể đúng bằng tốc độ âm thanh, các mặt sóng bị nén chặt tại một điểm ở ngay mũi vật thể (hình giữa trong hình minh họa bên). Điểm mũi vật thể, nơi các mặt sóng bị ép lại, có áp suất rất lớn. Các hạt không khí va đập vào mũi bị dồn nén lại, nhưng áp suất này không kịp giải tỏa ra hết môi trường xung quanh, do tốc độ lan truyền của sóng áp suất bằng đúng với tốc độ di chuyển của mũi. Kết quả là áp suất tiếp tục tăng lên đến giá trị rất lớn. Áp suất cực lớn này lan truyền ra xung quanh ở dạng [[sóng xung kích|sóng sốc]] <ref>[http://www.howstuffworks.com/question73.htm Giải thích nguyên nhân tiếng nổ siêu thanh (tiếng Anh)]</ref>. Tốc độ vật thể, khi bằng tốc độ âm thanh, gọi là [[Số Mach|Mach 1]], khoảng 1225 km/h ở [[mực nước biển]] tại 20 [[độ Celsius|độ C]].
Dòng 16:
*Tại thời điểm ''t'' bất kỳ, khối khí áp suất cao nằm ở vị trí A gần vị trí mũi vật thể B. Các vị trí này có thể được vẽ trên một khung hình đầu tiên của một đoạn hoạt hình tương tự như hình bên.
*Tại thời điểm thời điểm ''t'' + ''dt'' (với ''dt'' là khoảng thời gian nhỏ), khối khí áp suất cao trên lan ra xung quanh trong vùng [[quả cầu|hình cầu]] bán kính ''dR'' = ''c'' * ''dt'' - với ''c'' là tốc độ âm thanh - tâm hình cầu tại điểm A ban đầu. Cũng tại thời điểm ''t''+''dt'', mũi vật thể di chuyển đến B' cách B một khoảng BB' = ''v'' * ''dt'' với ''v'' là tốc độ của mũi và ''v'' > ''c''. Vị trí mới của mũi vật thể và hình cầu chứa khối khí cao áp có thể được vẽ ở khung hình thứ hai của một đoạn hoạt hình tương tự như hình bên.
*Tương tự, xét thời điểm ''t'' + 2''dt'', rồi ''t'' + 3''dt'',
Vùng áp suất cao lan ra xung quanh trong giới hạn một hình nón có đỉnh là mũi vật thể và chuyển động cùng với vật thể, gọi là '''''hình nón Mach'''''. Một nửa góc nón ''α'', tính bằng công thức:
| |||