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.
لذلك ، سنخصص هذا المقال لنخبرك ما هو حاجز الصوت وخصائصه وأهميته.
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.
هذا التراكم للموجات يولد ضغطًا مرتفعًا في المنطقة يسمى "موجة الصدمة". موجة الصدمة هي تركيز للطاقة يتشكل حول الجسم عندما يصل أو يتجاوز سرعة الصوت.
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. لهذا السبب ، يوجد في العديد من المناطق لوائح وقيود على الطائرات الأسرع من الصوت التي تحلق بالقرب من المناطق المأهولة بالسكان.
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.
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 تكسر حاجز الصوت هي الطائرة التجريبية X-1 ، والتي صُممت خصيصًا لها. بالإضافة إلى ذلك ، كانت أول طائرة في الولايات المتحدة مكرسة للبحث في مجال الطيران وأعدت سابقة ، مما أدى إلى جرد أكثر من 50 "طائرة إكس".
ومن المثير للاهتمام، 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". عندما تفعل الشيء نفسه بأصابعك ، يتكيف الماء مع التأثير ويستقر حول أصابعك دون ضوضاء أو ألم.
يحدث الشيء نفسه مع الهواء: عند الطيران بسرعات دون سرعة الصوت ، يكون للهواء الوقت للتحرك واتخاذ شكل الطائرة التي تمر عبره. أثناء الطيران الأسرع من الصوت ، قامت الطائرة "بضرب" الهواء بشكل لا رجعة فيه ، مما أحدث تغيرات هائلة في الضغط. يُعرف هذا باسم موجة الصدمة و 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.
حقيقة: الدوي الصوتي بحد ذاته ليس خطيرًا. ومع ذلك ، يمكن أن يكون مزعجًا ومزعجًا للأشخاص على الأرض. يمكن أن تسبب الضوضاء الصاخبة المفاجئة إزعاجًا وتعطيلًا في المناطق السكنية والحضرية ، مما أدى إلى فرض لوائح وقيود على الرحلات الجوية الأسرع من الصوت بالقرب من المناطق المأهولة بالسكان.
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.