science >> Wetenschap >  >> Fysica

The Skinny op Sonic Booms

Yves Rossy vliegt in 2008 met zijn jet-aangedreven gevleugelde pak over de Alpen. Als Rossy theoretisch de geluidssnelheid zou passeren, hij zou het object zijn dat verantwoordelijk is voor het veroorzaken van sonische knallen. STOFFEN COFFRINI/AFP/Getty Images

De geluidsbarrière kreeg zijn naam en reputatie door vliegtuigen uit elkaar te halen en op de grond te gooien. Het leek alsof je kon vliegen met de snelheid van het geluid, maar als je er langs snelde (wat meestal gebeurde als je naar de aarde duikt), je wenste dat je dat niet had gedaan. De populaire perceptie van het raken van de geluidsbarrière vertoonde gelijkenis met een vogel die tegen een raam botst.

Maar mensen zijn koppig, en ze wilden weten wat er aan de andere kant was.

"Mensen wisten dat het kon - elke kogel gaat supersonisch, " zegt Steve Robinson, die de kost verdiende met het bestuderen van turbulentie voordat hij bij het astronautenkorps kwam, waar hij nu turbulentie voor de kost maakt. "Daarom had het eerste supersonische vliegtuig de vorm van een 50-kaliber kogel."

Onnodig te zeggen, vliegtuigen braken al snel door de geluidsbarrière, en de bijbehorende sonische knal brak ramen.

Dus wat is deze beruchte sonische knal, zo niet het verbrijzelen van het raam-in-de-lucht?

Het is een stormloop van getraumatiseerde luchtmoleculen, eigenlijk.

Wanneer een vliegtuig langzamer vliegt dan de geluidssnelheid (dat is 750 mph/1, 207 km/u op zeeniveau en 660 mph/1, 062 km/u op 9,7 kilometer boven zeeniveau, waar de lucht kouder is), de luchtmoleculen hebben tijd om uit elkaar te gaan en er soepel omheen te stromen. Maar, zoals kaasmoleculen of watermoleculen, luchtmoleculen kunnen alleen zo snel bewegen. Ze hebben een ingebouwde snelheidslimiet. En aangezien geluid een storing is die van molecuul naar molecuul gaat, als vallende dominostenen, de snelheid van luchtmoleculen beperkt de snelheid van het geluid.

Dus als een vliegtuig sneller gaat dan de snelheid van lucht/geluid, het stopt met het snijden van de lucht als een mes en begint het te duwen als een ploeg, een dikke prop chaotische moleculen voor zich uitschuiven. Net als bij een explosie, deze belediging van de moleculen genereert een schokgolf die naar buiten rimpelt in een bol. Wanneer die schokgolf, reizen met de snelheid van het geluid, bereikt je oor, het klinkt als "BOEM".

Maar ondanks wat velen geloven, die "boem" is niet een eenmalige gebeurtenis.

De mythe van de Sonic "Boom"

Het is misleidend om het een "boom" te noemen. Nee, je stuitert niet tegen de geluidsbarrière, en nee, je maakt geen hausse als je er doorheen breekt.

"Mensen denken als je door de geluidsbarrière gaat, het maakt dit geluid een keer, "zegt Robinson. "Dat is fout. Je sleept deze boom met je mee, waar je ook gaat."

Dat klopt:als mensen schouder aan schouder stonden van Californië tot New York, en de Supersonic Transport Concorde vloog over hun hoofden, iedereen zou een sonische knal horen. Het is echt meer een "sonische balg". Het auditieve feit van de zaak is, echter, dat elke persoon slechts één dreun hoort als de schokgolf zijn oren bereikt. We zullen, misschien hoort hij twee dreunen.

"In werkelijkheid, schokken worden gegenereerd van allerlei soorten oppervlakken, niet alleen de neus van het vliegtuig, ", zegt NASA-boomspecialist Kevin Shepherd. "Maar vaak, de groten slikken de kleintjes op, en je krijgt er een die uit de neus lijkt te komen, en een die uit de staart lijkt te komen."

We zullen, de waarheid wordt verteld, je hoort waarschijnlijk geen knallen.

Omdat aardgebonden buitsporten net zomin van het lawaai hielden als van het kapotslaan van hun ramen, iedereen behalve het leger is nu verboden om over land te bulderen. Robinson en de andere astronauten vliegen rustig met hun trainingsvliegtuigen tot ze boven de Golf van Mexico zijn.

Ongelukken gebeuren, zegt herder. Omdat de geluidssnelheid (en dus de geluidsbarrière) wel varieert met de luchttemperatuur, en omdat piloten nooit hun eigen "sonische brul horen, "piloten kunnen onwetend zijn over hun misdaad totdat ze de rekening voor de ramen krijgen.

Het doorbreken van de geluidsbarrière is niet goedkoop, daarom onthouden luchtvaartmaatschappijen zich van stemming. Zoals u wellicht uit dagelijkse ervaring weet, het kost veel meer energie om je vuist door kaas te duwen dan om hem met een mes te snijden. Stoelen op de Concorde zijn prijzig omdat er veel vliegtuigbrandstof nodig is om kaas helemaal naar Parijs te ploegen.

Dus waarom zou je supersonisch gaan? Er is een korte stilte aan Robinson's kant van de telefoon, alsof hij de naïviteit van de vraag bewondert.

"Je gaat sneller, " hij zegt.

Veel meer informatie

gerelateerde artikelen

  • Wat als je sneller reist dan de lichtsnelheid?
  • Wat veroorzaakt een sonische knal?
  • Hoe akoestische levitatie werkt
  • Wat is de toekomst van supersonische vluchten?
  • Hoe Concordes werken