Πώς εξαρτάται το σχήμα V ενός κύματος τόξου από την πηγή ταχύτητας;

Το σχήμα V ενός κύματος τόξου σχετίζεται άμεσα με την ταχύτητα της πηγής, συγκεκριμένα τη γωνία mach . Δείτε πώς λειτουργεί:

Κατανόηση της γωνίας Mach

* mach αριθμός (m): Αυτή είναι η αναλογία της ταχύτητας της πηγής (π.χ. ένα σκάφος ή ένα επίπεδο) στην ταχύτητα του ήχου στο μέσο (π.χ. νερό ή αέρα).

* Mach Angle (θ): Αυτή είναι η γωνία μεταξύ της κατεύθυνσης της κίνησης της πηγής και του κύματος του κύματος τόξου.

Η σχέση

Η γωνία Mach καθορίζεται από την ακόλουθη εξίσωση:

sin (θ) =1 / m

Αυτή η εξίσωση δείχνει ότι αυξάνεται ο αριθμός Mach (ταχύτητα της πηγής):

* Η γωνία Mach (θ) μειώνεται: Που σημαίνει ότι το σχήμα V του κύματος τόξου γίνεται στενότερο.

* Το κύμα του τόξου γίνεται πιο έντονο: Τα κύματα στα άκρα του σχήματος V γίνονται πιο απότομα και ψηλότερα.

οπτικό παράδειγμα

Φανταστείτε ένα σκάφος που κινείται μέσα από το νερό. Σε χαμηλές ταχύτητες, το κύμα τόξου είναι πολύ ευρύ και ρηχό. Καθώς το σκάφος επιταχύνεται, το κύμα του τόξου γίνεται στενότερο και πιο απότομο, σχηματίζοντας ένα πιο ξεχωριστό σχήμα V.

Γιατί συμβαίνει αυτό;

Ο λόγος αυτής της σχέσης έγκειται στον τρόπο που διαδίδονται τα κύματα. Όταν ένα αντικείμενο κινείται γρηγορότερα από την ταχύτητα του ήχου σε ένα μέσο, ​​δημιουργεί μια διαταραχή που ταξιδεύει προς τα έξω με την ταχύτητα του ήχου. Δεδομένου ότι το αντικείμενο κινείται γρηγορότερα, "ξεπερνά" τη δική του διαταραχή, με αποτέλεσμα ένα κύμα κώνου. Η γωνία αυτού του κώνου είναι η γωνία Mach.

Συνοπτικά

Το σχήμα V ενός κύματος τόξου συνδέεται άμεσα με την ταχύτητα της πηγής. Οι ταχύτερες πηγές παράγουν στενότερα σχήματα V με πιο απότομα κύματα, ενώ οι βραδύτερες πηγές δημιουργούν ευρύτερα και ρηχότερα κύματα. Αυτή είναι μια θεμελιώδης αρχή της διάδοσης των κυμάτων και μπορεί να παρατηρηθεί σε διάφορα πλαίσια, συμπεριλαμβανομένων των σκαφών στο νερό, των αεροπλάνων στον αέρα και ακόμη και των υπερηχητικών αντικειμένων που ταξιδεύουν στο διάστημα.