La velocità Mach è quando un oggetto si muove più velocemente della velocità del suono. Per condizioni normali e asciutte e temperatura di 68 gradi F, questo è 768 mph, 343 m/s, 1,125 ft/s, 667 nodi o 1,235 km/h.
Se hai mai visto un film con aerei da combattimento in esso, è probabile che li hai sentiti parlare di numeri di Mach. Eppure, mentre i piloti in questi film parleranno regolarmente di aerei che viaggiano a Mach 2 o 3, cosa significa in realtà?, A quanto pare, i numeri di Mach non indicano una velocità impostata e due piani diversi possono effettivamente essere allo stesso numero di Mach mentre si muovono a velocità diverse.
In definitiva, i numeri di Mach sono definiti dalla loro relazione con la velocità del suono. Tuttavia, la velocità del suono non è costante e può effettivamente fluttuare notevolmente a seconda di cose come le condizioni atmosferiche osservate in un determinato luogo e in un particolare momento.
Che cos’è Mach 1?,
I numeri di Mach sono stati creati grazie al lavoro di Ernst Mach, un fisico austriaco. Mentre Mach ha contribuito molto ai campi della cosmologia e dell’ottica, è stato lui a descrivere per primo la velocità del suono, così come ciò che accade quando un oggetto supera la velocità del suono. Mach ha notato che quando gli oggetti accelerano più velocemente della velocità del suono, si verifica un fenomeno interessante.
Quando un aeroplano si avvicina alla velocità del suono, le onde sonore che vengono emesse dall’aereo stesso non possono superare l’aereo., Ciò fa sì che le onde sonore si accumulino e si accumulino in un cono di suono che si forma direttamente dietro l’aereo. Mentre l’aereo passa un’area, tutto il suono accumulato viene rilasciato contemporaneamente mentre il cono del suono si espande rapidamente. Questo è il meccanismo che crea boom sonici.
Mach 1 si riferisce al punto in cui un aereo supera la velocità del suono, creando un boom sonico., Qual è la velocità esatta del suono? Questa domanda è più difficile da rispondere di quanto si possa pensare, poiché l’esatta velocità del suono dipende da una varietà di variabili, come la temperatura attuale e la pressione dell’aria che il suono sta attraversando.
Come regola generale, ad una temperatura dell’aria di 0 gradi Celsius (32 gradi Fahrenheit), la velocità del suono è di circa 331 metri al secondo (1.087 piedi al secondo)., In generale, il suono può viaggiare più velocemente nell’aria più calda, quindi quando la temperatura è a 20 gradi Celsius (o 68 gradi Fahrenheit) la velocità del suono è di 343 metri (o 1127 piedi) al secondo. Si noti che le cifre qui riportate riflettono la velocità del suono al livello del mare, e ad altitudini più elevate, la velocità del suono diventa progressivamente più lenta.
Velocità supersoniche e ipersoniche
Che copre Mach 1, ma per quanto riguarda gli altri numeri di Mach? In parole povere, Mach 2 significa che un aereo viaggia il doppio della velocità del suono., Mache 3 significa che un aereo viaggia tre volte la velocità del suono e così via. Ricorda che come Mach 1 queste altre velocità di Mach sono relative, riflettono due o tre volte la velocità del suono in quelle condizioni specifiche. In generale, il numero di Mach di un aeromobile può essere determinato dividendo la velocità dell’imbarcazione per la velocità del suono alla data altitudine dell’imbarcazione.
In termini di vari numeri di Mach, rientrano in alcune categorie diverse. I numeri di Mach possono essere suddivisi in categorie Transoniche, Supersoniche, ipersoniche e ad alto ipersonico.,
“La maggior parte dei piloti impara, quando si appuntano le ali e escono e salgono su un caccia, in particolare, che l’unica cosa che non fai, non credi a nulla che qualcuno ti dica su un aereo.”- Chuck Yeager
Mentre qualsiasi cosa al di sotto di Mach 1 è considerata Subsonica, gli aerei che volano a circa Mach 1 sono considerati transonici. Ciò riguarda il mestiere che si muove a 0,8-1,3 Mach., L’effetto di compressione del suono viene in considerazione intorno Mach 1, e a causa della resistenza elevata che viene creato dalla compressione aerei transonici in genere hanno spazzato le ali per affrontare la resistenza.
Da 1,3 Mach a 5,0 Mach esiste la gamma supersonica di velocità, l’aria si comporta in modo diverso sopra Mach 1, quindi gli aerei che volano a velocità supersoniche devono essere estremamente aerodinamici con spigoli vivi e canard mobili., Onde d’urto continue saranno generate da aerei che si muovono a velocità supersoniche, che richiedono il loro design slick. Gli aerei che si muovono a velocità supersoniche devono anche essere progettati pensando al riscaldamento aerodinamico.
Il primo aereo supersonico in assoluto fu il Bell X-1, un aereo sperimentale a razzo. La maggior parte degli aerei che supereranno Mach 1 sarà sperimentale o militare. Raramente c’è bisogno di un mestiere civile per andare Mach 1 o superiore, anche se ci sono stati tentativi di rendere il viaggio passeggeri supersonico una cosa reale., Il Concorde era un aereo passeggeri supersonico, ma alla fine fu deciso che il costo operativo non ne giustificava l’uso e il progetto fu accantonato.
La caccia che sono in grado di muoversi a velocità Supersoniche, come gli F-15 Eagle o l’F-35 Lightning II, deve fare concessioni nella loro progettazione, in modo che si può ancora muovere e combattere in modo adeguato a una velocità inferiore., I “veri” jet supersonici (getti progettati per lo scopo principale di muoversi a velocità supersoniche) includono il suddetto Concorde e l’SR-71 Blackbird.
L’intervallo di velocità che esiste da Mach 5 a Mach 10 è considerato ipersonico. A velocità ipersoniche, parte dell’energia di un aereo ecciterà effettivamente i legami chimici che compongono le molecole di ossigeno e azoto nell’aria. Ciò significa che gli aerei progettati per muoversi così velocemente richiedono che la chimica dell’aria sia presa in considerazione durante la loro progettazione.,
Gli aerei ipersonici includono l’X-15 experimental research craft e il Boeing X-37 Orbital Test Vehicle. L’X-15 stabilì il record per la più alta velocità mai raggiunta da un aereo con equipaggio a quasi 7.237 chilometri all’ora (4.520 miglia all’ora) nel 1967, pilotato da William J. Knight. Nel frattempo, l’X-37 è un veicolo sperimentale utilizzato da Boeing per testare tecnologie spaziali riutilizzabili e condurre esperimenti nello spazio che possono poi essere restituiti alla Terra.,
Qualsiasi velocità superiore a Mach 10 è considerata nell’intervallo ad alto ipersonico. A queste velocità, la forma aerodinamica di un veicolo prende un po ‘ di un sedile posteriore per il controllo termico, come il puro attrito nell’atmosfera può riscaldare un mestiere a temperature estreme. I disegni ad alto ipersonico sono di solito molto più blunter rispetto ai normali disegni ipersonici o supersonici.
L’X-43 experimental craft della NASA è uno degli aerei più veloci al mondo, in grado di raggiungere velocità ipersoniche di circa Mach 9.6, o 12.100 chilometri all’ora (7.520 MPH) ad altitudini superiori a 30.000 metri (98.400 ft). Ha un distintivo nosecone smussato creato per affrontare la dura resistenza atmosferica e la compressione che volano a quelle velocità.,
Mentre scienziati e ingegneri continuano a lavorare su imbarcazioni in grado di raggiungere più facilmente velocità supersoniche e ipersoniche, si stanno aprendo sempre più opportunità. I ricercatori stanno esaminando le applicazioni per i nuovi mestieri Super e ipersonici, e questo include una possibile rinascita dei viaggi passeggeri supersonici. In futuro, potrebbe anche essere possibile viaggiare da Hong Kong a Los Angeles in sole quattro ore. Basta ricordare che la velocità Mach sarà fluttuante come si fa così.
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