问答 百科手机端

物体运动速度超过空气中的音速会产生音爆,那要是在水中运动超过水里的音速会怎么样呢?

2022-04-22 13:19

谢邀,也会产生音障。

只不过,这个问题就得先说说什么是音障了。然后咱们也得更加细致的说说超音速飞机是不是真的超过了音速。

物体运动速度超过空气中的音速会产生音爆,那要是在水中运动超过水里的音速会怎么样呢?

是不是看W君这样写大家特别疑惑呢?

咱们先说下空气中的音障。

大家说音速的参考系是在飞行器-大气体系之外的参考系。也就是站的远远的看一架飞机相对于和这架飞机完全无关的飞行条件下的空气的音速比。当这个比值大于1的话,那么这架飞机就超过了音速。

至于音障是怎么产生的,咱们再复述一下吧:

物体运动速度超过空气中的音速会产生音爆,那要是在水中运动超过水里的音速会怎么样呢?

最粗略的解释就是当飞机达到声音的速度的时候,所遇到的阻力就大幅度增加。甚至在很久以前,人们曾经有一点时间认为在空气中飞行的飞机是无法超越音速的。但随即就被射出的子弹能够超越音速的现象所打破认知。

物体运动速度超过空气中的音速会产生音爆,那要是在水中运动超过水里的音速会怎么样呢?

这是当年空气动力学上的一个矛盾点和疑点。

后来通过不断的对超音速飞机的研究过程中发现了激波的特性,才得以利用激波代替机翼所产生的升力使飞机在空中飞行。

但问题来了,飞机真的超越了音速吗?其实并没有!

这就得看参考系了,如果测量飞机边上静止大气的音速,那么飞机的确超越了音速。但如果测量飞机前部被飞机压缩的空气音速,则飞机速度一定小于这一小团空气的音速。

当然了,如果空气是一种理想气体,那么飞机的速度可以飞到几乎无限。

为什么声速不可超越?其主要原因在于,“波”是物体中能传递最快的形式。

物体运动速度超过空气中的音速会产生音爆,那要是在水中运动超过水里的音速会怎么样呢?

甚至固体本身的运动,我们也可以认为是一种波动行为。——施加力固体形产生波动,整个物体在波动下不断开始延展运动。

这里我们可以举个简单的例子,假如有一个AB两端长度为5200米的钢柱,在A短点施予一个足够大的使钢柱可以运动的力量,但是在B点则需要至少一秒后钢柱子的B点才会向受力方方向移动。

原因——钢传播声音(机械波)的速度是5200米/秒。

首先,水传播声音(机械波)的速度大约是1400米/秒,如果在水中想超越水传播声音的速度,则需要极大的能量使水压缩,进一步提高水内音速。但是由于水的不可压缩性会导致这个能量极大,而相对于空气来说那么就是太过于容易压缩所以并没有耗费“太大”的能量。

并且由于如果增加水的内能,那么水会相变。简单的说就蒸发为水蒸气。

如果在水中高速的运动,当能量足够大的时候,实际上还没有达到水内音速,水就会由于内能的增加而变为蒸气,形成——空泡。在“空泡”的包裹下这个物体的运动速度就有点超乎想象了。

物体运动速度超过空气中的音速会产生音爆,那要是在水中运动超过水里的音速会怎么样呢?

俄罗斯有一种空泡鱼雷,实际上是利用额外的头部机构高速旋转产生的空泡。可以达到300节的水下速度,也就是差不多一秒154米。这实际上就又是一种音速了。

如果还不理解这个问题可以再继续查询一下螺旋桨空泡的概念。

物体运动速度超过空气中的音速会产生音爆,那要是在水中运动超过水里的音速会怎么样呢?

实际上造成螺旋桨腐蚀的空泡激波也是超音速产生的,只不过这个150多米/秒的音速是——纯水气内的音速。

再深入讲就得扯到德布罗意了,估计大家也会真心的不爱听啦。

热门