Преодоление звукового барьера., Давно мучаюсь. Опции

[AlexandEr]

Многие слышали громкие хлопки, когда самолет преодолевает звуковой барьер, т.е. скорость самолета становится большей скорости звука. Давно интересуюсь физикой этого процесса. Сегодня вот наткнулся на фотки http://www.fishki.net/comment.php?id=21217
Красиво. И непонятно.
На сверхзвуковых скоростях фронт звуковой волны будет представлять из себя конус. Т.е. должен бы представлять... И вершина этого конуса должна бы располагаться у двигателей, либо от носа самолета (трение о воздух и расталкивание воздуха ведь создает звук). И угол раствора этого конуса (не помню точно этого термина, математики помогайте, в общем угол, образуемый линиями пересечения поверхности конуса плоскостью, проходящей через высоту конуса) должен быть равен 2*arcsin(Vзвука/Vсамолета). Т.е. при достижении самолетом скорости звука фронт в идеале представляет собой прямую (на самом деле окружность с бесконечным радиусом), проходящую через текущее положение самолета перпендикулярно траектории его движения (считаем, что самолет двигается равномерно и прямолинейно). В реальной жизни этого не будет. Звуковые колебания затухают. Логично ввести предельные показатели. Например, максимальное расстояние распространения звуковой волны Sпредел, т.е. расстояние, на котором звуковая волна полностью затухает, или расстояние, на котором мы ее уже не сможем зарегистрировать. Тогда фронтом звуковой волны летящего на дозвуковой скорости самолета будет окружность радиусом Sпредел. Это так?
Что же происходит при превышении самолетом скорости звука? Как меняется фронт звуковой волны? На фотках коническая форма видна. Но что это? И соответствует ли эта форма фронту волны? Похоже на какой-то воздушный мешок. И почему вершина конуса в центре самолета. И угол явно не развернутый, а градусов 120, наверное.

Немного подумал над фотками. Смещение может быть вызвано задержкой на формирование этого "облака" и выдержкой фотоаппарата. Хотя выдержка тут, наверное, совсем маленькая.
И "облако" - это действительно облако? Значит там температура воздуха резко падает. Это возможно, например, при адиабатическом расширении. Имеет ли оно там место?

[Sapphire]

Где-то я видел уже подобное обсуждение... Действительно интересный эффект

Фронт волны, по-моему, будет, не прямой а плоскостью, перпендикулярной направлению скорости самолёта... То есть, круг радиусом ...

По поводу возникающего облака вокруг самолёта (кстати, вокруг взлетающей ракеты оно тоже возникает в определённый момент) - я, честно говоря, не совсем понимаю, как связать распространение звуковых волн с внезапной конденсацией водяного пара %) Хотя, могу предположить, что звуковые волны, интерферируя, или ещё как-то усиливают свою амплитуду, а поскольку волны-то продольные - возникают области повышенного и пониженного давления... Плохо помню термодинамику, но вероятно это может быть причиной... ))

А про форму возникающего облака - думаю, не имеет смысла анализировать её, по крайней мере на этих фотках, поскольку неизвестно, в какой момент сделаны эти фотки, а через мгновения после возникновения эффекта облако уже сносит ветром

[арбуз]

Вы не в ту степь ударились..
Конус - результат не строения звуковых волн,а воздуха..Ответ ищите в физ.свойствах газа

[AlexandEr]

Да. Не хотел лезть на википедию. Но не сдержался. Облако действительно не связано с преодолением звукового барьера. Облако вызвано эффектом Прандтля—Глоерта http://ru.wikipedia.org/wiki/Эффект_Прандтла_—_Глоерта
Хлопок - это ударная волна, возникающая при околозвуковом движении объекта в воздухе. С механизмом ее возникновения пока не разобрался. http://ru.wikipedia.org/wiki/Ударная_волна

Вообще, прикольно выглядит тема "Преодоление звукового барьера. Давно мучаюсь." на роллерском форуме.

[Lizard2k]

Вообще, прикольно выглядит тема "Преодоление звукового барьера. Давно мучаюсь." на роллерском форуме.

Да! Я тоже сижу смотрю название и думаю... Это как так Александр добился таких успехов?

[firimar]

Да. Не хотел лезть на википедию. Но не сдержался. Облако действительно не связано с преодолением звукового барьера. Облако вызвано эффектом Прандтля—Глоерта

а еще об этом можно было узнать пройдя по ссылке, приведенной в первом посте, и нажав "комментарии" :)

[Sapphire]

Вообще, прикольно выглядит тема "Преодоление звукового барьера. Давно мучаюсь." на роллерском форуме.

ыы %) ага, особенно в свете того, что ты регулярно ездишь на кладбище тренироваться )))

ну вот... почитали википедию и всё стало ясно... даж неинтересно ))) Хотя механизм возникновения ударной волны я тож не очень понял... Но насколько я понял, это связано с тем, что звук сам по себе представляет собой уплотнения и разрежения, а в разреженной среде звук распространяется быстрее, чем в уплотнённой, и из-за этого происходит какой-то косяк )))

[AlexandEr]

Думаю, все немного проще. Вот скажем, динамик сабвуфера. Ход у него всего несколько сантиметров. Возьмем 5, так, чтобы с запасом. Частоты - десятки Герц, т.е. период колебаний - десятые-сотые доли секунды. Возьмем 0,005 секунды (200 Гц), чтобы с запасом. Скорость хода составит 0,05м/0,005с=10 м/с. При этом мы слышим звук. Скорость звука, напомню, составляет 331 м/с. Т.е. самолет движется с примерно такой скоростью. И с такой скоростью нос самолета раздвигает перед собой воздух, создавая уплотнение, которое со звуковой скоростью движется к наблюдателю.