Fizik alanında, insanların farkına vardıkları bazı engeller vardır. En iyi bilinen ışık hızı, Evrendeki tüm geleneksel maddelerin ve tüm bilgi formlarının seyahat edebileceği maksimum hızdır. Bu, insanlığın asla geçmişi zorlayamayacağı bir engeldir, çünkü bunu yapmak fizikin en temel yasalarından birini - Einstein'ın Genel Görelilik Teorisi'ni ihlal ettiği için.
Peki ya sesin hızı? Bu fizikte başka bir engeldir, ancak insanlığın kırabildiği bir engeldir (aslında birkaç kez). Ve bu engeli aşmak söz konusu olduğunda, bilim adamları yerel ses hızını geçen akış sınırını temsil etmek için Mach Numarası olarak bilinen şeyi kullanırlar. Başka bir deyişle, ses bariyerini aşmak Mach 1 olarak tanımlanır. Peki bunu ne kadar hızlı yapmanız gerekir?
Tanım:
Mach 1 terimini duyduğumuzda, bunun Dünya atmosferi boyunca ses hızı olduğunu varsaymak kolaydır. Ancak bu terim düşündüğünüzden daha yüklüdür. Gerçek şu ki, bir Mach Numarası, hızın gerçek bir doğrudan ölçümünden ziyade bir orandır. Ve bu oran, sıcaklık ve hava yoğunluğundaki farklılıklar nedeniyle ses hızının bir konumdan diğerine değişmesinden kaynaklanmaktadır.
Matematiksel olarak, bu M = olarak tanımlanabilir u/c burada M Mach sayısıdır, u sınırlara göre yerel akış hızıdır (yani, ortam içinde hareket eden nesnenin hızı) ve c söz konusu ortamdaki (yani yerel atmosfer, su, vb.) ses hızıdır.
Ses hızı bozulduğunda, bu “sonik patlama” olarak bilinen şeyle sonuçlanır. Bu, yerel ses hızından daha hızlı hareket eden bir nesne tarafından oluşturulan şok dalgalarıyla ilişkili yüksek, çatlama sesidir. Örnekler, ses engelini kıran bir uçağın, uçan mermilerin neden olduğu minyatür bomlara veya bir boğanın çatlamasına neden olduğunu göstermektedir.
Sesin hızı:
Temel olarak, ses hızı, bir ses dalgasının elastik bir ortamdan geçerken belirli bir sürede kat ettiği mesafedir. Daha önce belirtildiği gibi, bu evrensel bir değer değildir, ancak ortamın bileşimine ve ortamın koşullarına bağlıdır. Sesin hızından bahsettiğimizde, Dünya atmosferindeki sesin hızından bahsediyoruz. Ancak bu bile varyasyona tabidir.
Bununla birlikte, bilim adamları kuru havada (yani düşük nemde) ve standart olarak 20 ° C (68 ° F) sıcaklıkta ölçülen ses hızına güvenme eğilimindedir. Bu koşullar altında, yerel ses hızı saniyede 343 metre (1,235 km / s; 767 mil / saat) - veya 2,91 s'de 1 kilometre ve 4,69 s'de 1 mil'dir.
Sınıflandırma:
Çoğu oranlarda olduğu gibi, nesnenin ses bariyerine göre hızını ölçmek için kullanılan yaklaşımlar ve kategoriler vardır. Bu bize ses altı, transonik, süpersonik, ve hipersonik. Bu sınıflandırma sistemi genellikle uçak veya uzay aracını sınıflandırmak için kullanılır, asgari şart, sınıflandırılan teknelerin çoğunun ses hızına yaklaşma veya aşma yeteneğine sahip olmasıdır.
Ses bariyerinin altındaki bir hızda uçan uçaklar veya herhangi bir nesne için, ses altı geçerlidir. Bazı istisnalar (yani, Concorde gibi süpersonik ticari jetler) olmasına rağmen, bu kategori çoğu banliyö jetini ve küçük ticari uçağı içerir.
Bu tekne hiçbir zaman ses hızını karşılamadığı veya aşmadığı için, bir sayıdan daha az olan ve bu nedenle ondalık formda (yani Mach 0.8'den (273 m / s; 980 km / s; 609 mph) daha düşük bir Mach sayısına sahip olacaklardır. Tipik olarak, bu uçaklar pervaneyle çalışır ve yüksek en boy oranlı (ince) kanatlara ve yuvarlak özelliklere sahip olma eğilimindedir.
Tanımı sesötesi hava aracının çevresinde ve ötesinde bir dizi hava akış hızının mevcut olduğu bir uçuş koşulu için geçerlidir. Bu hızlar aynı anda Mach 0.8 ila 1.2 (273-409 m / s; 980-1.470 km / s; 609-914 mph) arasında değişen ses hızının altında, ses hızının altında ve üzerindedir. Transonik uçakların neredeyse her zaman kanatları sürüklenir, bu da sürükleme sapmasının gecikmesine neden olur ve jet motorları tarafından tahrik edilir.
Bir sonraki kategori süpersonik uçaklar. Bunlar, “ses bariyeri” olan havanın sıkıştırılmasının ötesine geçebilen zanaatlardır. Bu tekneler genellikle 1 ile 5 arasında bir Mach sayısına sahiptir (410-1.702 m / s; 1,470–6,126 km / s; 915-3,806 mph). Süpersonik hızlarda uçmak için tasarlanan uçaklar, Mach 1'in üzerindeki akışların davranışlarındaki radikal farklılıklar nedeniyle aerodinamik tasarımlarında büyük farklılıklar gösterir.
Bunlar arasında keskin kenarlar, ince kanat bölümleri ve ayar yapabilen kuyruk stabilizatörleri (diğer adıyla kanatçıklar) veya kanardlar (forewings) bulunur. Tipik olarak bu atamaya sahip tekne, modern savaş jetleri, casus uçakları (SR-71 Blackbird gibi) ve yukarıda belirtilen Concorde'u içerir.
Son kategori, Mach 5'in hızını aşabilen ve Mach 10 (1,702–3,403 m / s; 6,126–12,251 km / s; 3,806–780 mph) hıza ulaşabilen uçaklar için geçerli olan hipersoniktir. Çok az uçak bu hızlarda hareket edebilir ve roketle çalışan (X-15 gibi), scramjetler (X-43 veya HyperX gibi) veya Dünya'nın atmosferinden ayrılma sürecinde olan uzay aracı olma eğilimindedir.
Başka bir örnek, Dünya'nın atmosferine giren nesnelerdir. Bunlar, yeniden giriş yapan uzay aracı veya Dünya atmosferinde geçen ve parçalanan meteorlar şeklinde olabilir. Örneğin, 2013 yılının Şubat ayında Rusya'nın Chelyabinsk kasabasının yukarısındaki gökyüzüne giren meteor, 19.16 ± 0.15 km / s (68.436 - 69.516 km / s; 42.524 - 43.195 mil / s) hızında seyahat ediyordu. .
Başka bir deyişle, göktaşı atmosferimize çarptığında Mach 55 ve 56 arasında seyahat ediyordu! Muazzam hızı göz önüne alındığında, meteor Chelyabinsk üzerindeki gökyüzüne ulaştığında, o kadar güçlü bir ses patlaması yarattı ki, bölgedeki altı şehirde bin binaya büyük hasar verdi. Çok sayıda patlayıcı pencere içeren bu hasar, 1.500 kişinin yaralanmasına neden oldu.
Peki Mach One ne kadar hızlı? Kısa cevap, nerede olduğunuza bağlı olmasıdır. Ancak genel olarak, yaklaşık 1200 km / s veya 750 mph'yi aşan bir hızdır. Bu kadar hızlı gidebiliyorsanız, ses bariyerini kıracaksınız ve kilometrelerce insan bunu duyuyor olacak!
Burada Space Magazine'e ses hakkında birçok ilginç makale yazdık. İşte Ses Nedir ?, Dünyadaki En Hızlı Jet Nedir ?, Hava Direnci Nedir? Ve NASA Ses Neye benziyor?
Daha fazla bilgi için, NASA'nın Mach Numarası ile ilgili Makalesine göz atın ve işte Mach Numarası ile ilgili bir dersin bağlantısı.
Uzay mekiği hakkında bir Astronomi Oyuncusu bölümü kaydettik. Burada dinle, Bölüm 127: ABD Uzay Mekiği.
Kaynaklar:
- NASA - Mach Numarası
- Vikipedi - Mach Numarası
- Aerospaceweb - Ses Hızı, Mach Sayısı ve Ses Bariyeri
