La حاجز الصوت إنها ظاهرة فيزيائية تشير إلى السرعة القصوى التي يمكن أن يتحرك بها الجسم في وسط معين دون تجاوز سرعة الصوت في تلك الوسيلة. تختلف بناءً على الظروف البيئية ، مثل درجة الحرارة والارتفاع. لقد كان الكثير من الناس مهتمين بهذا الموضوع لفترة طويلة.
ولذلك سنخصص هذا المقال لتعريفكم بما هو حاجز الصوت وخصائصه وأهميته. تعرف على سرعة الصوت من الضروري فهم هذه الظاهرة.
الملامح الرئيسية
عندما يتحرك جسم بسرعة تساوي سرعة الصوت أو أقل منها ، يمكن أن تنتشر الموجات الصوتية التي ينبعثها عبر الوسط دون أي مشاكل. ومع ذلك ، عندما يبدأ الجسم في التحرك أسرع من سرعة الصوت ، يحدث تراكم للموجات الصوتية أمام الجسم المتحرك. وهذا يرتبط ارتباطًا مباشرًا بتاريخ الطيران والتقدم التكنولوجي الذي جعل من الممكن التغلب على هذه الظاهرة، كما ورد في تطور الطيران الحديث.
يؤدي هذا التراكم للأمواج إلى توليد ضغط مرتفع في المنطقة التي تسمى "موجة الصدمة". الموجة الصادمة هي عبارة عن تركيز للطاقة يتشكل حول جسم ما عندما يصل إلى سرعة الصوت أو يتجاوزها. لفهم هذه الظاهرة، من المستحسن مراجعة كيفية تأثير الطائرة على البيئة، حيث أن الطائرات الأسرع من الصوت تولد خصوصيات في بيئتها وعلاقتها بالبيئة. درجة الحرارة والمناخ.
عندما يخترق جسم ما حاجز الصوت ، يحدث حدث يُعرف باسم "الطفرة الصوتية". يتميز هذا الحدث بصوت عالٍ ومميز يشبه الانفجار أو الرعد. تحدث الطفرة الصوتية بسبب الإطلاق المفاجئ للطاقة المخزنة في موجة الصدمة أثناء مرور الجسم عبرها.
الأهم إن الدوي الصوتي ليس ضارًا في حد ذاته ، ولكنه قد يسبب إزعاجًا للناس على الأرض. وبسبب هذا، فإن العديد من المناطق لديها قواعد وقيود على طيران الطائرات الأسرع من الصوت بالقرب من المناطق المأهولة بالسكان. ويعد التحليل أمرا حاسما في هذا السياق.
بعض التاريخ
دعنا نعود بضع سنوات إلى الوراء. خلال الحرب العالمية الثانية ، حدث ثورة في عالم الطيران مع تطوير المحركات النفاثة الأولى. هذه الطائرات قادرة على التحليق أعلى وأسرع. مع تطور التكنولوجيا ، لا شيء يبدو أنه يمكن أن يحسن السرعة حتى يتم التعرف على حاجز الصوت. تظهر هذه المرحلة من التاريخ كيف تطورت الهندسة الجوية من خلال التغلب على هذا التحدي، وهو أمر يستحق النظر إليه عند التفكير في الابتكارات في مجال الطيران.
سرعان ما أدركوا أنه بغض النظر عن مدى قوة المحركات الجديدة ، لا يمكنهم الاقتراب من سرعة الصوت: من ناحية ، سيفقدون قوتهم عندما تقترب المحركات من 1 Mach ، ومن ناحية أخرى ، بسبب تحطم الموجة. في ذلك الوقت ، كان يعتقد أن سرعة الصوت لا تقبل المنافسة ولا تقهر جسديًا. ومن هنا جاء اسم "حاجز الصوت".
في أكتوبر 1947، كانت أول طائرة تخترق حاجز الصوت هي الطائرة التجريبية X-1، والتي تم تصميمها خصيصًا لذلك. علاوة على ذلك، كانت أول طائرة في الولايات المتحدة مخصصة للأبحاث في مجال الطيران، وأرست سابقة، مما أدى إلى وجود مخزون لأكثر من 50 "طائرة إكس". وقد شكل هذا التقدم علامة فارقة في مجال الطيران. من الغريب، كان أول شخص يطير أسرع من Mach 1 هو Chuck Yeager ، طيار سابق في سلاح الجو الأمريكي حصل على العديد من الجوائز عن قتاله الجوي خلال الحرب العالمية الثانية. أثبت X-1 أن السرعة الأسرع من الصوت ممكنة ماديًا.
موجات الصدمة والحاجز الصوتي
لفهم الزيادة الهائلة في السحب الديناميكي الهوائي ، يجب على المرء أن يفهم ماهية موجات الصدمة. تحدث هذه الظاهرة بسبب التغيرات الهائلة في ضغط الهواء. إليك مثال بسيط: إذا كان لديك دلو مليء بالمياه ، افتح راحة يدك واضغط على الماء بقوة ، ستسمع صوتًا مرتفعًا. إذا كررت التجربة ولكنك لعبت فقط بأطراف أصابعك ، فلن تؤذي فقط ، ولكنك لن تسمع أي أصوات عالية.
والسبب هو أن مساحة كبيرة مغطاة باليد وجزيئات الماء في منطقة التأثير ليس لديهم مساحة أو وقت "للابتعاد" لذا فإن الماء يعطي إحساسًا "بالتصلب". يمكن أيضًا رؤية ذلك في الطريقة التي تعمل بها موجات الصدمة في بيئة الهواء، مما يغير فهمنا لمقاومة الطيران، وهو أمر قد يكون مثيرًا للاهتمام عند دراسة .
عندما تفعل الشيء نفسه بأصابعك، يتكيف الماء مع التأثير ويستقر حول أصابعك دون ضوضاء أو ألم. ويحدث الشيء نفسه مع الهواء: عند الطيران بسرعات دون سرعة الصوت، يكون للهواء الوقت الكافي للتحرك واتخاذ شكل الطائرة المارة من خلاله. أثناء الطيران الأسرع من الصوت، تصطدم الطائرة بالهواء بشكل لا رجعة فيه، مما يؤدي إلى حدوث تغيرات هائلة في الضغط. وهذا ما يُعرف باسم موجة الصدمة مسؤول عن الزيادة الهائلة في السحب الديناميكي الهوائي. لذلك تتبع جميع الطائرات الأسرع من الصوت نفس النمط: جسم رقيق ، وأجنحة مجنحة ، وأنف حاد للغاية.
أساطير وحقائق حاجز الصوت
هناك العديد من الأساطير حول حاجز الصوت. دعنا نحلل بعضًا منهم مع الحقيقة في المستقبل:
خرافة: إذا كسر جسم ما حاجز الصوت ، فسوف ينفجر.
الحقيقة: هذا ليس صحيحا. على الرغم من أن مرور جسم ما عبر حاجز الصوت يمكن أن يتسبب في حدوث طفرة صوتية ، فإن هذا لا يعني أن الجسم سينفجر. تم تصميم هيكل الكائن لتحمل القوى المتولدة أثناء هذه العملية.
خرافة: حاجز الصوت هو جدار مادي.
الحقيقة: لا يعتبر حاجز الصوت حاجزًا ماديًا صلبًا. إنه مصطلح يصف السرعة التي تتراكم بها الموجات الصوتية وتولد موجة صدمة. إنها ظاهرة تتعلق بانتشار الصوت في وسط معين.
خرافة: تحطم الطائرات الأسرع من الصوت دائمًا حاجز الصوت عند الطيران.
حقيقة: ليس من الضروري للطائرة الأسرع من الصوت أن تكسر حاجز الصوت باستمرار. يمكن للطائرات الأسرع من الصوت أن تطير بسرعة أقل أو أعلى من سرعة الصوت ، اعتمادًا على الظروف وأهداف الرحلة. فقط عندما تتجاوز سرعة الصوت يتم توليد دويّ دويّ.
ميتو: دوي حاجز الصوت يشكل خطرا على الناس على الأرض.
حقيقةإن دوي الصوت في حد ذاته ليس خطيرًا. ومع ذلك، فإنه يمكن أن يكون مزعجًا ومقلقًا للأشخاص على الأرض. يمكن أن تتسبب الضوضاء العالية المفاجئة في إحداث اضطرابات وإزعاج في المناطق السكنية والحضرية، مما أدى إلى فرض قواعد وقيود على الرحلات الجوية الأسرع من الصوت بالقرب من المناطق المأهولة بالسكان. المناقشة حول الظواهر الجوية ويتضمن أيضًا اعتبارات بشأن الضوضاء التي تؤثر على المجتمعات.
ميتو: يمكن للطائرات فقط كسر حاجز الصوت.
حقيقة: على الرغم من أن الطائرات هي أكثر وسائل النقل شيوعًا المرتبطة بحاجز الصوت ، إلا أنها ليست الوحيدة التي يمكنها التغلب عليه. يمكن للمركبات الأخرى ، مثل الصواريخ والقذائف والقذائف ، كسر حاجز الصوت عندما تصل إلى سرعات تفوق سرعة الصوت.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن حاجز الصوت وخصائصه.
