dans le domaine de la physique, il y a certaines barrières que les êtres humains ont fini par reconnaître. La plus connue est la vitesse de la lumière, la vitesse maximale à laquelle toute la matière conventionnelle et toutes les formes d’information dans l’Univers peuvent voyager. C’est une barrière que l’humanité ne pourra peut – être jamais dépasser, principalement parce que cela viole l’une des lois les plus fondamentales de la physique-la théorie de la relativité générale D’Einstein.
mais qu’en est-il de la vitesse du son?, C’est une autre barrière en physique, mais que l’humanité a pu briser (plusieurs fois en fait). Et quand il s’agit de briser cette barrière, les scientifiques utilisent ce qu’on appelle un nombre de Mach pour représenter la limite d’écoulement au-delà de la vitesse locale du son. En d’autres termes, passer le mur du son est défini comme Mach 1. Alors, à quelle vitesse devez-vous aller le faire?
définition:
lorsque nous entendons le terme Mach 1, Il est facile de supposer qu’il s’agit de la vitesse du son à travers l’atmosphère terrestre. Cependant ce terme est plus chargé que vous ne le pensez., La vérité est qu’un nombre de Mach est un rapport plutôt qu’une mesure directe réelle de la vitesse. Et ce rapport est dû au fait que la vitesse du son varie d’un endroit à l’autre, en raison des différences de température et de densité de l’air.
mathématiquement, cela peut être défini comme M = u / c, où M est le nombre de Mach, u est la vitesse d’écoulement locale par rapport aux limites (c’est-à-dire, la vitesse de l’objet se déplaçant à travers le milieu), et c est la vitesse du son dans ce milieu particulier (c.-à-d. atmosphère locale, eau, etc.).
lorsque la vitesse du son est cassée, il en résulte ce qu’on appelle un « boom sonore”. C’est le son fort et craquant qui est associé aux ondes de choc créées par un objet voyageant plus vite que la vitesse locale du son. Les exemples vont d’un avion qui brise le mur du son à des booms miniatures causés par des balles qui volent, ou la fissure d’un bullwhip.,
Vitesse du son:
fondamentalement, la vitesse du son est la distance parcourue dans un certain laps de temps par une onde sonore lorsqu’elle se propage à travers un milieu élastique. Comme déjà noté, ce n’est pas une valeur universelle, mais se résume à la composition du milieu et aux conditions de ce milieu. Lorsque nous parlons de la vitesse du son, nous nous référons à la vitesse du son dans l’atmosphère terrestre. Mais même cela est sujet à variation.
Cependant, les scientifiques ont tendance à s’appuyer sur la vitesse du son mesurée dans l’air sec (c’est à dire, faible humidité) et à une température de 20 °C (68 °F) en standard. Dans ces conditions, la vitesse locale du son est de 343 mètres par seconde (1 235 km/h; 767 mph) – soit 1 kilomètre en 2,91 s et 1 mile en 4,69 S.
Classifications:
comme pour la plupart des rapports, il existe des approximations et des catégories qui sont utilisées pour mesurer la vitesse de Cela nous donne les catégories subsonique, transsonique, supersonique et hypersonique., Ce système de catégorisation est souvent utilisé pour classer les aéronefs ou les engins spatiaux, l’exigence minimale étant que la plupart des engins classés aient la capacité d’approcher ou de dépasser la vitesse du son.
pour les avions ou tout objet qui vole à une vitesse inférieure au mur du son, la classification subsonique s’applique., Cette catégorie comprend la plupart des jets de banlieue et des petits avions commerciaux, bien que certaines exceptions aient été notées (c.-à-d. les jets commerciaux supersoniques comme le Concorde).
étant donné que ces engins n’atteignent ni ne dépassent jamais la vitesse du Son, ils auront un nombre de Mach inférieur à un et donc exprimé sous forme décimale – c’est-à-dire inférieur à Mach 0,8 (273 m/s; 980 km / h; 609 mi / h). Typiquement, ces avions sont propulsés par des hélices et ont tendance à avoir des ailes élancées (minces) et des caractéristiques arrondies.,
la désignation de transsonique s’applique à une condition de vol où une gamme de vitesses de flux d’Air existe autour et au-delà de l’aéronef. Ces vitesses sont simultanément inférieures, égales et supérieures à la vitesse du son, allant de Mach 0,8 à 1,2 (273-409 m/s; 980-1 470 km/h; 609-914 mph). Les avions transsoniques ont presque toujours des ailes balayées, provoquant le retard de la traînée-divergence, et sont entraînés par des moteurs à réaction.
La catégorie suivante est supersonique. Ce sont des engins qui peuvent aller au-delà de la compression de l’air qu’est le « mur du son.,” Ces engins ont généralement un nombre de Mach compris entre 1 et 5 (410-1,702 m/s; 1,470–6,126 km/h; 915-3,806 mph). Les avions conçus pour voler à des vitesses supersoniques montrent de grandes différences dans leur conception aérodynamique en raison des différences radicales dans le comportement des flux au-dessus de Mach 1.
ceux-ci comprennent des arêtes vives, des sections d’aile minces et des stabilisateurs de queue (aka. nageoires) ou canards (ailes antérieures) qui sont capables de s’ajuster. Les engins qui ont généralement cette désignation comprennent des avions de chasse modernes, des avions espions (comme le SR-71 Blackbird) et le Concorde susmentionné.,
la dernière catégorie est hypersonique, qui s’applique aux aéronefs pouvant dépasser la vitesse de Mach 5 et pouvant atteindre des vitesses aussi élevées que Mach 10 (1 702-3 403 m/s; 6 126-12 251 km/h; 3 806-7 680 mph). Très peu d’avions peuvent se déplacer à de telles vitesses et ont tendance à être propulsés par des fusées (comme le X-15), des brouillettes (comme le X-43 ou HyperX) ou des engins spatiaux qui sont en train de quitter l’atmosphère terrestre.
un autre exemple est celui des objets entrant dans l’atmosphère terrestre. Celles-ci peuvent prendre la forme d’engins spatiaux effectuant une rentrée, ou de météorites qui ont traversé et se sont brisées dans l’atmosphère terrestre., Par exemple, le météore qui est entré dans le ciel au – dessus de la petite ville de Tcheliabinsk, en Russie, en février de 2013 voyageait à une vitesse d’environ 19,16 ± 0,15 km/s (68,436 – 69,516 km/h; 42,524-43,195 mph).
En d’autres termes, la météorite voyageait entre Mach 55 et 56 quand elle a frappé notre atmosphère! Compte tenu de sa vitesse énorme, lorsque le météore a atteint le ciel au-dessus de Tcheliabinsk, il a créé un boom sonore si puissant qu’il a causé d’importants dommages à des milliers de bâtiments dans six villes de la région., Ces dégâts, qui comprenaient de nombreuses fenêtres qui explosaient, ont fait 1 500 blessés.
alors, à quelle vitesse est Mach One? La réponse courte est que cela dépend de l’endroit où vous êtes. Mais en général, c’est une vitesse qui dépasse environ 1200 km/h ou 750 mph. Si vous êtes capable d’aller aussi vite, vous briserez le mur du son, et les gens à des kilomètres à la ronde en entendront parler!
Nous avons écrit de nombreux articles intéressants sur le son ici univers Aujourd’hui. Voici ce Qu’est le son?, Quel est le Jet le plus rapide dans le monde?, Qu’est-ce que la résistance à l’Air?, et à quoi ressemble la NASA?,
pour plus d’informations, consultez L’Article de la NASA sur le nombre de Mach, et voici un lien vers une leçon sur le nombre de Mach.
nous avons enregistré un épisode de Astronomy Cast tout sur la navette spatiale. Ecoutez ici, épisode 127: la navette spatiale américaine.
