Kā sērfot virsskaņas triecienviļņā

Trieciena viļņi nav parasts skaņas viļņu veids. Tie rodas gaisā, kad gāzes ātrums mainās vairāk nekā skaņas ātrums, parasti, kad to stumj ciets ķermenis. Kad tas notiek, skaņas viļņi nevar izkļūt un veido augsta spiediena reģionu, ko sauc par trieciena fronti.

Grūti iedomāties, kāpēc triecienviļņi varētu būt noderīgi, taču šo uzdevumu šodien nedaudz atvieglo Niks Parziale no Kalifornijas Tehnoloģiju institūta Pasadenā un pāris draugi, kas izskaidro, kā uz tiem sērfot.

Lai izpētītu šīs parādības, viņi virsskaņas vēja tunelī ievietoja divas neilona bumbiņas, viena mazāka par otru, un uzspridzināja tās ar virsskaņas gaisa šāvienu, kas pārvietojas 4 maha ātrumā. Pēc tam viņi nofilmēja iegūto triecienvilni ar tehniku, kas pazīstama kā Schlieren photography.

Bumbiņas sāk pieskarties, bet nekavējoties sāk atdalīties. Interesanti ir tas, ka mazākās bumbiņas trajektorija seko priekšgala vilnim, ko rada lielākā bumbiņa. Citiem vārdiem sakot, mazākā bumbiņa sērfo uz triecienviļņa, ko rada tās lielākais partneris.

Parziale un co ir izveidojuši arī kustības 3D datormodeli, kurā viņi aprēķina bumbiņu trajektoriju, izstrādājot aerodinamiskos spēkus, kas uz tām iedarbojas jebkurā brīdī. Viņi saka, ka efekts ir ļoti jutīgs pret sistēmas formu un ģeometriju, ja jūs domājat sasniegt savu sērfošanas dēli.

Viņi publicē rezultātus video formātā 2010. gada APS Gallery of Fluid Dynamics.

Ja jūs domājat, kāpēc kādu varētu interesēt šāda veida parādība (ne tikai kailas ziņkārības dēļ), triecienviļņu sērfošana dabā notiek regulāri, kad objekts, kas pārvietojas virsskaņas ātrumā, saplīst. Viens labi zināms piemērs ir meteorītu sadalīšanās, kad mazākie ugunīgie fragmenti sērfo uz primārā ķermeņa triecienviļņa, radot sava veida priekšgala viļņa 3D attēlu.

Atsauce: arxiv.org/abs/1010.3248 : Sērfošanas triecienviļņu eksperimentālā izpēte

Videoklipi: arxiv.org/src/1010.3248v2/anc

paslēpties