Liczba Mach odnosi się do prędkości obiektu. Na przykład, samolot naddźwiękowy jest zwykle w zakresie od 1 do 5 Machów. Aby dowiedzieć się, ile kilometrów na godzinę podróżuje samolot naddźwiękowy, trzeba obliczyć liczbę Macha.
Przeliczanie jednego macha na kilometry na godzinę
Przy próbie przeliczenia jednego macha na kilometry na godzinę, rzuca się na Ciebie mnóstwo danych. Musisz wybrać odpowiednie jednostki, zmierzyć równowartość milisekund i obliczyć równowartość kilometrów na sekundę. Najlepsze jest to, że wszystko to jest kwestią kilku kliknięć myszką.
Prędkość dźwięku jest jedną z cech definiujących atmosferę. Prędkość dźwięku w atmosferze ziemskiej wynosi 1225 km/h, czyli 761,2 mph na standardowym poziomie morza. W tej temperaturze prędkość dźwięku jest matematyczną funkcją ciśnienia, temperatury i wilgotności powietrza. Nie jest jednak stałą, a raczej zmienia się wraz z upływem dnia.
Kilometr na godzinę to metryczna miara odległości przebytej w ciągu godziny. Kilometr to ułamek mili, więc nie jest rzadkością, że samoloty osiągają prędkości przelotowe przekraczające Mach 1. Należy zauważyć, że kilometr nie jest jedyną miarą prędkości lotnika. W zależności od planu lotu, komercyjny samolot z silnikiem turbofanowym może osiągnąć prędkość przelotową ponad 878 km/h.
Kilometr jest jedną z bardziej powszechnych jednostek metrycznych używanych w lotnictwie i eksploracji kosmosu. Najbardziej oczywistą metryką do wykorzystania jest kilometr na godzinę. Jest to interesująca koncepcja i dobry pomysł, aby zapamiętać ją na wypadek, gdybyś musiał zrobić rozproszenie konwersji.
Supersoniczne samoloty mają liczbę Macha między 1 a 5
Supersoniczne samoloty są aerodynamicznie zaprojektowane do przyspieszania z dużą prędkością. Mają cienkie przekroje, kanały i regulowane stabilizatory ogonowe. Mają też ostre krawędzie i całkowicie ruchome stateczniki ogonowe. Liczba Macha tych samolotów waha się od jednego do pięciu kilometrów na godzinę.
Większość tych samolotów to jednostki wojskowe. Istnieje jednak kilka cywilnych samolotów zdolnych do latania z dużymi prędkościami naddźwiękowymi. Należą do nich odrzutowce myśliwskie takie jak SR-71 Blackbird i F-104 Starfighter. Naukowcy pracują nad nowymi jednostkami naddźwiękowymi i badają zastosowania dla tego typu jednostek. Plany te mogą doprowadzić do odrodzenia naddźwiękowych podróży pasażerskich.
Liczba Macha samolotu naddźwiękowego jest określana przez związek między jego prędkością a prędkością dźwięku w ośrodku, w którym się porusza. Na przykład o myśliwcu odrzutowym mówi się, że porusza się z prędkością naddźwiękową, jeśli jego liczba Macha wynosi pięć.
W związku z tym siła fali uderzeniowej rośnie wraz z liczbą Macha. Naddźwiękowa fala uderzeniowa to kompresyjny front falowy generowany przez powierzchnię płatowca. Powoduje to jonizację powietrza, co prowadzi do dysocjacji cząsteczek gazu. Pole przepływu wokół płatowca zmienia się w trzech wymiarach i dlatego zmienia się lokalna liczba Macha.
Fale dźwiękowe wywołane przez obiekty poruszające się szybciej niż prędkość dźwięku
Jeśli obiekt porusza się szybciej niż prędkość dźwięku, wytwarza bum dźwiękowy. Może to być szkodliwe dla budynków i innych konstrukcji. Ogólnie rzecz biorąc, boom soniczny występuje, gdy samoloty poruszają się z prędkością 700 mil na godzinę lub wyższą. Nie jest rzadkością usłyszeć soniczny boom, gdy jesteś w pobliżu samolotu na poziomie morza.
Najważniejszą rzeczą o sonicznym boomie jest to, że jest to forma zakłócenia. Nie jest to tak duża sprawa jak fala uderzeniowa, ale może być niebezpieczna. Bum soniczny może powodować uszkodzenia konstrukcji i okien.
Typowymi obiektami, które wytwarzają bum soniczny są samoloty i promy kosmiczne. Dzieje się tak dlatego, że podróżują one z prędkością naddźwiękową, która jest kilkakrotnie większa od prędkości dźwięku. Kiedy obiekt naddźwiękowy zbliża się do ziemi, jego prędkość może spowodować efekt zwany efektem Dopplera.
Efekt Dopplera odnosi się do zmiany ciśnienia wytwarzanego przez fale dźwiękowe. Jeśli podróżujesz w tym samym kierunku co te fale, nie możesz wykryć tej zmiany. Z drugiej strony, jeśli poruszasz się w przeciwnym kierunku, możesz usłyszeć efekt Dopplera.
Jednym z najbardziej imponujących faktów dotyczących boomu dźwiękowego jest to, że możesz wykryć dźwięk z odległości. Dzieje się tak dlatego, że cząsteczki, które wytwarzają fale, podróżują z szybszą prędkością niż obiekty, które je wywołują.