facebook  youtube  twitter  instagram 28/3/2024
chicken time diner rapsodia
ekalampaka.gr

 




Τι συμβαίνει όταν ένα αεροσκάφος σπάει το φράγμα του ήχου (sound barrier) ; - Του Κωνσταντίνου Δ. Καρπούζα, Καθηγητού Φυσικής-Χημείας

Δημοσιεύθηκε από: ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ Δ. ΚΑΡΠΟΥΖΑΣ  17/03/2019 11:20:48
Τι συμβαίνει όταν ένα αεροσκάφος σπάει το φράγμα του ήχου (sound barrier) ; - Του Κωνσταντίνου Δ. Καρπούζα, Καθηγητού Φυσικής-Χημείας
Αρκετές φορές πάνω από την Καλαμπάκα, αλλά και από άλλες περιοχές της χώρας μας, περνούν πολεμικά αεροπλάνα με υπερβολική ταχύτητα. Ο θόρυβος που προκαλούν είναι τρομακτικός και μερικές φορές σπάζουν το λεγόμενο, φράγμα του ήχου. Τι είναι αυτό;...

Ας πάρουμε τα πράγματα από την αρχή. Ο ήχος είναι μηχανικό κύμα και για να διαδοθεί χρειάζεται κάποιο υλικό, σε αντίθεση με το φως που είναι ηλεκτρομαγνητικό κύμα και έχει την δυνατότητα να κινείται ακόμη και στο κενό. Στον ατμοσφαιρικό ξηρό αέρα, στους 20οC, ο ήχος έχει ταχύτητα, 343 m/sec ή αλλιώς 1235 km/h. Η ταχύτητα όμως αυτή δεν είναι σταθερή, αφού επηρεάζεται από την πίεση και την θερμοκρασία του υλικού μέσα στο οποίο κινείται και στην προκειμένη περίπτωση του αέρα. Όταν το κινούμενο αεροσκάφος, πλησιάζει την ταχύτητα του ήχου και την ξεπεράσει, τότε λέμε ότι σπάει το φράγμα του ήχου.

Όταν αναφερόμαστε στην ταχύτητα του αεροσκάφους, χρησιμοποιούμε σαν μέτρο σύγκρισης τον όρο Μαχ (Mach), που γενικά είναι ο λόγος της ταχύτητας ενός αντικειμένου προς την τοπική ταχύτητα μετάδοσης του ήχου. Πρακτικά, 1 Mach = 1225 km/h. Καθώς λοιπόν το αεροπλάνο κινείται μέσα στον αέρα, δημιουργούνται εμπρός και πίσω από αυτό, μια σειρά από κύματα πίεσης, που ταξιδεύουν με την ταχύτητα του ήχου και καθώς η ταχύτητα του αεροσκάφους μεγαλώνει όλο και περισσότερο, τα κύματα αναγκάζονται να συμπιεστούν. Στο τέλος συγχωνεύονται σε ένα κύμα, που διαδίδεται με την ταχύτητα του ήχου - περίπου 1225 χλμ/ώρα.

Τα κύματα του ήχου που εκπέμπει το αεροπλάνο δεν μπορούν να το ξεπεράσουν και συγκεντρώνονται στο πίσω μέρος του σε μορφή κώνου! Ένας κώνος ατμού δημιουργείται τότε πίσω από το αεροσκάφος, γιατί συμπυκνώνεται το νερό της ατμόσφαιρας. Η βασικότερη θεωρία λέει ότι πραγματοποιείται πτώση της πίεσης του αέρα, ο οποίος συμπυκνώνεται και σχηματίζονται σταγονίδια νερού. Το φαινόμενο αυτό, πραγματοποιείται λίγο πριν το αεροσκάφος ξεπεράσει τη ταχύτητα του ήχου, δηλαδή πριν σπάσει το φράγμα του ήχου και όταν σπάει το φράγμα του ήχου ακούγεται μια «ηχητική έκρηξη» (sonic boom), ήχος τεράστιας έντασης.

Ο σμηναγός Chuck Yeager (Τσακ Γέγκερ), της Αμερικανικής Πολεμικής Αεροπορίας (USAF) ήταν ο πρώτος άνθρωπος που έσπασε το φράγμα του ήχου, πιλοτάροντας το πειραματικό Χ-1 της εταιρείας Bell στις 14 Οκτωβρίου 1947. Έφτασε ταχύτητα 343 μέτρων ανά δευτερόλεπτο, ή 1234 χλμ/ώρα (Mach 1). Η NASA, μπόρεσε να συγκεντρώσει και να απεικονίσει τα ωστικά κύματα που δημιουργούνται, όταν ένα αεροσκάφος πιάσει τη ταχύτητα του ενός mach και σπάσει το φράγμα του ήχου.

Κάποιοι στρατιωτικοί ιστορικοί, υποστηρίζουν ότι ο πιλότος Τζορτζ Ουέλτς υπήρξε ο πρώτος άνθρωπος που έσπασε το φράγμα του ήχου, πετώντας με αεροσκάφος ΧΡ-86 Sabre, μόλις 30 λεπτά πριν από την προσπάθεια του Γέγκερ, ενώ Γερμανοί ιστορικοί διατείνονται ότι ο Γερμανός πιλότος Χανς Μούτκε έσπασε πρώτος το φράγμα με πειραματικό Μέσερσμιτ Me.262 στις 9 Απριλίου 1945. Η Ρωσίδα πιλότος Μαρίνα Ποπόβιτς εγκαινίασε ως πιλότος περισσότερους από 40 τύπους αεροσκαφών και ελικοπτέρων. Υπήρξε η πρώτη γυναίκα πιλότος που έσπασε το φράγμα του ήχου πετώντας με ένα MIG-21.Στο ενεργητικό της είχε 102 παγκόσμια ρεκόρ στον τομέα της αεροπορίας 10 εκ των οποίων με το γιγαντιαίο μεταγωγικό αεροσκάφος ΑΝ-22 , ενώ είχε τιμηθεί με πολλές διακρίσεις.

Ξεκίνησε μια κούρσα μεταξύ Αμερικής, Ευρώπης και πρώην Σοβιετικής Ένωσης για τη δημιουργία του πρώτου υπερηχητικού αεροπλάνου. Το Concorde, αποτέλεσμα Άγγλο-Γαλλικής συνεργασίας ξεκίνησε υπερατλαντικές πτήσεις από το 1976, ταξιδεύοντας δύο φορές πιο γρήγορα από τον ήχο, αλλά σταμάτησε το 2003 επειδή ήταν ασύμφορο. Η Σοβιετική Ένωση δημιούργησε το υπερηχητικό Tu-144 που πέταξε μόνο για λίγα χρόνια. Τα σενάρια βέβαια για κατασκευή αεροπλάνων που να κινούνται με τρομακτικές ταχύτητες δεν ευοδώθηκαν. Τα πρωτοπόρα αεροσκάφη του είδους, όπως το Κονκόρντ και το SR-71, βρίσκονται σήμερα σε μουσείο.

Τα υπερηχητικά αεροπλάνα έχουν όμως ένα σοβαρό μειονέκτημα, όταν πετούν πιο γρήγορα από τον ήχο που παράγουν δημιουργούν ωστικά κύματα τα οποία φτάνουν στη Γη ως ηχητικές εκρήξεις (sonic boom). Οι θόρυβοι αυτοί ενοχλούν ανθρώπους και ζώα και μπορεί να κάνουν ζημιές σε κτήρια και αποτελούν τον κύριο λόγο που το πρόγραμμα υπερηχητικών πτήσεων ακυρώθηκε στην Αμερική το 1971. Από το 1973 και μέχρι σήμερα οι υπερηχητικές πτήσεις δεν επιτρέπονται πάνω από ξηρά. Στον τομέα της πολιτικής αεροπορίας και ειδικότερα για τους κατασκευαστές αεροσκαφών τύπου «Λίαρ τζετ», παρά τις έντονες αντιδράσεις των περιβαλλοντικών οργανώσεων, το σχέδιο κατασκευής υπερηχητικού εταιρικού ιδιωτικού αεροσκάφους με κωδική ονομασία SSBJ μοιάζει να προχωρεί κανονικά.

Τα sonic booms δεν δημιουργούνται όμως μόνο από υπερηχητικά αεροπλάνα! Παράγονται από κάθε αντικείμενο που κινείται γρηγορότερα από τον ήχο, όπως τα διαστημόπλοια, τα μαστίγια και οι σφαίρες. Όταν πλαταγίζει όπως λέμε το μαστίγιο δεν έρχονται σε επαφή δύο τμήματά του αλλά η ταχύτητα της κίνησης, σπάει τοπικά το φράγμα του ήχου. Λέγεται, ότι ακόμα και κάποιοι δεινόσαυροι δημιουργούσαν ηχητικές εκρήξεις πλαταγίζοντας πολύ γρήγορα την ουρά τους για να τρομάξουν τους αντιπάλους τους!

Η ΝΑΣΑ αποκάλυψε τα σχέδιά της, ότι θα κατασκευάσει ένα αεροσκάφος το οποίο θα μπορεί να σπάσει το φράγμα του ήχου… σιωπηλά. Είναι ουσιαστικά η εμπειρία που προσέφερε στο παρελθόν η Concorde, σε εξελιγμένη, όμως, μορφή. Η Εθνική Υπηρεσία Αεροναυπηγικής και Διαστήματος των ΗΠΑ ανακοίνωσε πως υπέγραψε ένα συμβόλαιο αξίας 247,5 εκατομμυρίων δολαρίων με την Lockheed Martin για την κατασκευή του εν λόγω αεροσκάφους με ονομασία X-plane ως το τέλος του 2021. Ο θόρυβος θα ακούγεται ελάχιστα στο έδαφος και θα αποκτηθεί μεγάλη εμπειρία ώστε να υπάρξουν επιβατικές πτήσεις, με υπερηχητικές ταχύτητες στο μέλλον!

ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ Δ. ΚΑΡΠΟΥΖΑΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ - ΧΗΜΕΙΑΣ



Share on Facebook Share on Twitter

Σχόλια

Δεν υπάρχουν σχόλια αυτή τη στιγμή.


Ονοματεπώνυμο:
E-mail (Δεν θα δημοσιευθεί):
Σχόλιο:
Συμπληρώστε τον κωδικό:
7G561
Αναζήτηση
Αναζήτηση για:
Κατηγορία:
Ημερομηνία (από/εώς):



ΕΠΙΣΤΡΟΦΗΕΠΙΣΤΡΟΦΗ Εκτύπωση αυτής της σελίδας
 

 


booked.net


 
Προτεινόμενα άρθρα




































 


  © 2012-2024 :: ekalampaka.gr Κορυφή της σελίδας Πολιτική Απορρήτου   ΜΕΛΟΣ ΤΟΥ