Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Số Mach”

không có tóm lược sửa đổi
(→‎Trong hàng không: Unicodifying)
Không có tóm lược sửa đổi
'''Số Mach''' là một [[đại lượng vật lý|đại lượng vật lí]] biểu hiện tỉ số giữa [[vận tốc]] chuyển động của vật thể trong một môi trường nhất định (hoặc vận tốc tương đối của dòng vật chất) đối với [[vận tốc âm thanh]] trong môi trường đó. Trong [[khí động lực học]], số Mach đặc trưng cho mức độ chịu nén của dòng chất khí chuyển động.]]
 
Trong [[đại lượng vật lý học|Trong vật lí]], đại lượng này có kí hiệu Ma trong các hệ thống [[SI]], [[ISO 31]], [[IUPAP-25]], tuy nhiên ngành [[hàng không]] dùng kí hiệu M. Tên gọi của đại lượng này được đặt theo tên nhà vật lí nổi tiếng của [[thế kỷ 19|thế kỉ 19]], [[Ernst Mach.]].
 
== [[đại lượng vật lý|Công thức]] ==
 
:[[đại lượng vật lý|<math>Ma = \frac{v}{c}</math>]]
[[đại lượng vật lý|trong đó ''Ma'' là số Mach, ''v'' là vận tốc chuyển động của vật thể (hoặc của môi trường vật chất), ''c'' là vận tốc âm thanh trong cùng môi trường.]]
 
[[đại lượng vật lý|Trong trường hợp ''c'' là vận tốc âm thanh trong môi trường là chất khí, số Mach có thể được tính theo công thức sau:]]
:[[đại lượng vật lý|<math>\mathit{Ma} = \frac{v}{\sqrt{\kappa(T) R_S T}}</math>.]]
[[đại lượng vật lý|trong đó <math>\kappa</math> là [[tỷ số giữa nhiệt dung riêng đẳng áp và nhiệt dung riêng đẳng tích]] (<math>\frac{c_P}{c_V}</math>), <math>R_S</math> là [[hằng số khí]], và <math>T</math> là nhiệt độ của môi trường chất khí đang xét.]]
 
== [[đại lượng vật lý|Đặc trưng]] ==
[[đại lượng vật lý|Số Mach (M) là một đại lượng không thứ nguyên, đặc trưng cho các vấn đề sau:]]
* [[đại lượng vật lý|Ảnh hưởng của lực nén lên dòng chảy chất khí. Với các dòng chảy có số Mach nhỏ hơn nhiều so với 1 (trên thực tế thường là nhỏ hơn 0,3) thì có thể xem xét như dòng chảy không nén.]]
* [[đại lượng vật lý|Tỉ lệ cơ năng của chuyển động so với nội năng của chất khí. Nếu chúng ta biểu diễn <math>v \sim \sqrt{mv^2/2}</math>, còn <math>c \sim \sqrt{\kappa RT}</math> thì số Mach có thể xem như một đại lượng thể hiện tỉ lệ cơ năng so với nội năng của chất khí.]]
* [[đại lượng vật lý|Tiêu chí phân hạng các chế độ chảy của môi trường. Dựa vào giá trị Mach nhỏ hơn, lớn hơn hay lớn hơn rất nhiều so với 1 mà dòng chảy được phân ra làm các chế độ [[chảy dưới âm thanh]] (M <1), [[tốc độ siêu thanh|siêu thanh]] (M>1), [[cực siêu thanh]] (M>5).]]
 
== [[đại lượng vật lý|Phân hạng]] ==
[[đại lượng vật lý|Số Mach thường được sử dụng khi vận tốc chuyển động chịu ảnh hưởng lực nén của môi trường và được chia làm nhiều hạng tốc độ:]]
* [[đại lượng vật lý|Ma <0.3: dòng chảy không bị nén khi Ma < 0,3. Ảnh hưởng của lực nén lên dòng chảy là không đáng kể, có thể bỏ qua.]]
{| border="0"
* [[đại lượng vật lý|Ma < 1: dòng chảy [[dưới vận tốc âm thanh]]
| [[Tập tin:Transsonic flow over airfoil 1.gif]]
* [[đại lượng vật lý|Ma ~ 1: chế độ lân cận vận tốc âm thanh. Thường trong chế độ này thường xuất hiện các vùng dưới âm thanh, và vùng siêu âm cục bộ. Chế độ này là chế độ không tối ưu cho các phương tiện bay vì lực cản tăng lên đột ngột so với các chế độ khác. Giá trị Mach trong phạm vi từ 0.8 đến 1.2 thường được xếp vào chế độ này.]]
| [[Tập tin:Transsonic flow over airfoil 2.gif]]
* [[đại lượng vật lý|Ma > 1: dòng chảy siêu thanh]]
|-
* [[đại lượng vật lý|Ma >> 1: dòng chảy [[cực siêu thanh]]. Thường thì khi Ma > 5 sẽ xuất hiện các biến đổi hóa tính của môi trường như [[ion hóa]] [[chất khí.]].
| (a)
| (b)
|}
* Ma <0.3: dòng chảy không bị nén khi Ma < 0,3. Ảnh hưởng của lực nén lên dòng chảy là không đáng kể, có thể bỏ qua.
* Ma < 1: dòng chảy [[dưới vận tốc âm thanh]]
* Ma ~ 1: chế độ lân cận vận tốc âm thanh. Thường trong chế độ này thường xuất hiện các vùng dưới âm thanh, và vùng siêu âm cục bộ. Chế độ này là chế độ không tối ưu cho các phương tiện bay vì lực cản tăng lên đột ngột so với các chế độ khác. Giá trị Mach trong phạm vi từ 0.8 đến 1.2 thường được xếp vào chế độ này.
* Ma > 1: dòng chảy [[tốc độ siêu thanh|siêu thanh]]
* Ma >> 1: dòng chảy [[cực siêu thanh]]. Thường thì khi Ma > 5 sẽ xuất hiện các biến đổi hóa tính của môi trường như [[ion hóa]] [[chất khí]].
 
== [[đại lượng vật lý|Trong hàng không]] ==
[[Tập tin:FA-18 Hornet breaking sound barrier (7 July 1999).jpg|nhỏ|Máy bay F/A-18 Hornet ở vận tốc vượt âm thanh cho thấy điểm đơn Prandtl-Glauert (nón hơi nước) ngay trước khi đạt vận tốc âm thanh.]]
[[đại lượng vật lý|Trong ngành hàng không, số Mach thường được coi là một trong những yếu tố công suất cho những loại máy bay có vận tốc lớn hơn hoặc gần bằng 400&nbsp;km/h. Vì vận tốc âm thanh liên quan đến [[mật độ không khí]], đồng thời mật độ không khí phụ thuộc vào độ cao của máy bay và nhiệt độ không khí, để giữ ổn định vận tốc bay, số Mach phải phụ thuộc vào độ cao và tình trạng khí quyển cụ thể của chuyến bay. Để có thể so sánh, công suất các máy bay (bao gồm vận tốc và số Mach) được tính sang công suất ở trạng thái khí quyển tiêu chuẩn.]]
 
[[đại lượng vật lý|Vận tốc âm thanh trong môi trường không khí ở [[nhiệt độ]] 25 °[[C]], trên [[mực nước biển|mặt nước biển]] bằng khoảng 346 [[mét|m]]/[[giây|s]], ở nhiệt độ 20&nbsp;°C là 343&nbsp;m/s. Ở nhiệt độ -50&nbsp;°C (độ cao khoảng 10,000m), vận tốc âm thanh 299.8&nbsp;m/s = 1079.3&nbsp;km/h. Một chiếc máy bay bay với số Mach 0.85 trong điều kiện này sẽ có một vận tốc là 254.83&nbsp;m/s = 917.39&nbsp;km/h.]]
{| class="prettytable" style="text-align:center"
|+ Tương quan giữa nhiệt độ và vận tốc âm thanh trong không khí
|-class="hintergrundfarbe5"
! Nhiệt độ
! colspan="2" | Vận tốc âm thanh
|-
| −50&nbsp;°C || 1.076&nbsp;km/h ||≈ 300&nbsp;m/s
|-
| 0&nbsp;°C || 1.193&nbsp;km/h || ≈ 331,5&nbsp;m/s
|-
| 20&nbsp;°C || 1.235&nbsp;km/h || ≈ 343&nbsp;m/s
|-
| 25&nbsp;°C || 1.245&nbsp;km/h || ≈ 346&nbsp;m/s
|-
| 100&nbsp;°C || 1.394&nbsp;km/h || ≈ 387&nbsp;m/s
|-
| 250&nbsp;°C || 1.652&nbsp;km/h || ≈ 459&nbsp;m/s
|}
 
Vận tốc âm thanh trong môi trường không khí ở [[nhiệt độ]] 25 °[[C]], trên [[mực nước biển|mặt nước biển]] bằng khoảng 346 [[mét|m]]/[[giây|s]], ở nhiệt độ 20&nbsp;°C là 343&nbsp;m/s. Ở nhiệt độ -50&nbsp;°C (độ cao khoảng 10,000m), vận tốc âm thanh 299.8&nbsp;m/s = 1079.3&nbsp;km/h. Một chiếc máy bay bay với số Mach 0.85 trong điều kiện này sẽ có một vận tốc là 254.83&nbsp;m/s = 917.39&nbsp;km/h.
 
==Tham khảo==
Người dùng vô danh