令人惊讶的突破音障

文章作者:lili | 2017-03-01
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突破音障就是指在飞行速度达到声速的十分之九, 即马赫数Ma=0.9空中时速约950公里时,局部气流的速度可能就达到声速,产生局部激波, 从而使气动阻力剧增。要进一步提高速度,就需要发动机有更大的推力。在我们一般人的思维中,飞机、子弹、导弹、赛车等可以轻松突破音障。但今天我们的文章要给大家介绍一些突破音障,但令人吃惊的物体。比如乒乓球,比如毛巾等等。

美国测试飞行员Chuck Yeager在1947年驾驶Bell X-1飞机成为首个打破音障的人。但是飞机并非是唯一能够打破音障的事物,还有许多都会让你感到惊奇。

当2012年Felix Baumgartner从新墨西哥州上空24英里高的一个气球中一跃而下之后,他就打破了最高自由落体的世界纪录。大约下降了三分之一的高度,他就达到了1.25马赫(约843.6英里每小时)的速度,他也成为第一个在自由落体过程中打破音障的人。自此保持了52年的自由落体记录被打破,然而这一纪录他也只保持了两年。谷歌公司副总Alan Eustace同样打破了音障,但是他的速度只达到了1.23马赫(822英里每小时)。

乒乓球:任何看过顶级乒乓球运动员比赛的人都清楚,他们用力击打乒乓球使其达到几乎难以用裸眼捕捉到的速度。2013年美国普渡大学的学生们打造了空气动力学大炮,并且将乒乓球打出了900多英里每小时的速度。乒乓球获得了非常高的加速度,并且完整的从炮管中发射出来,直到撞到物体才破碎。考虑到乒乓球较轻的重量以及糟糕的空气动力学结构,乒乓球炮弹传递的能量大约相当于从几层楼高的地方掉落了一块砖头。

鞭子:你知道当人们甩动皮鞭时所发出的噼啪声吗?那是一种音爆,是当鞭子尖端打破音障时产生的震荡波。这曾经是一种推测,直到亚利桑那州大学的研究人员完全解开了这一谜题。如果这种噼啪声是一种音爆,需要鞭子尖端以几乎两倍的音速运动才会产生。研究人员发现,事实上这种声音是鞭子上传播的抖动产生的,这种抖动会加快鞭子运动速度,当达到音速时就会产生音爆。

毛巾:在更衣室甩动毛巾是危险的,严重点说,你可能把某人的眼睛打出来。这种行为的危险性部分在于毛巾末端的移动速度,就像鞭子一样,速度会非常快。在1993年北卡罗来纳州大学科学与数学学院的学生们打算证实正确的挥动毛巾能够打破音障。他们使用了一台高速摄像机来记录毛巾末端打破音障时的移动距离。但是最终学生们觉得他们的结果是非决定性的,因为他们认定摄像机的速度无法捕捉超音速的那一刻。这也成为了一个未解之谜。

空气:把空气列举在这里看起来有点古怪。根据研究人员的一项研究表明,当岩石或者其它类似的物体掉入水中时,就会产生一个沙漏型的空气腔洞,随后空气就会以超过音速的速度从中喷射出来。

 

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