春节假期结束了。你觉得假期还不够吗?春节过去了吗?你现在开始想念家里的食物,除夕和家人一起放鞭炮看烟花了吗?
你可能不知道鞭炮和烟花。它们与子弹有着共同的奥秘,即激波。
今天,院子er郭永怀院士在《院士谈力学》一书中谈激波的内容特别精选,让我们跟随郭院士了解爆炸中的力学知识。
事实上,无论是爆竹爆炸还是大炮发射,当我们听到拍摄或轰炸的声音时,如果空气密度的密度是可见的,我们会看到一个高密度的空气层从我们身上掠过。
此时,如果用曲面表示空气中的压力分布,那么在密度较高的气层中,这个表面就像一座小山。如果你用照片拍照,照片会呈现黑线。
激波从何而来?
大炮反射了第一瞬间的情况
一般来说,产生激波的方法有两种:一种是使用火药爆炸,如烟花爆竹爆炸;另一种是使用物体的高速运动,如发射的炮弹和超声波飞机。
炮弹高速运动产生的激波
这样从炮弹尖端所发出的两条黑斜线就是激波,由于压强在激波上突然地增加,当炮弹或高速飞机飞过我们时,我们便能听到“拍”的一声响。
激波是一种不连续的传播现象,经常发生在自然界中,它会出现在有坡度的河流中,甚至出现在城市的人群中。
让我们举个例子:一群跑步者,比如前面突然被交通堵塞,没有时间警告后面的人,结果每个人都没有时间准备,间准备,所以他们一个接一个地相遇,成为一个密度很高的人群,这导致了激波。它以高速向跑步者传播。
激波的形成
其实激波的形状并不一样。
一般来说,激波分为球面、柱面、平面(分为正面和斜面)。
它们的共同点是,在垂直于波面的方向上,压力、温度和密度的变化是突然的。
一般情况下,这种变化可以用跳变来表示,而这种不连续的跳变差(通常用压差△P它被称为激波的强度。激波越强,堪变差越大。
图片来源:搜狗百科
激波的波动
如果压力突然在空气中发生变化,这种变化将传播给各方,产生所谓的波动,就像在水中扔一块石头一样。
如果波动区域的压力波动较小,则称为小振幅波,则属于此类。如果波动区域的压力波动较大,则称为大振幅波。
由于振幅小,声波的传播对气体的压力和密度影响很小。因此,声波就像沿着一条细长的线传播的波动,这与介质的运动完全无关,但只取决于空气在不干扰的情况下的状态。
如果大气是均匀的,声波相对于介质的传播速度便是个与波长无关的恒量。
在标准状态下,该值为每秒331米。由于传输速度是恒定的,压力和速度在波动区域的微弱变化,即波形,可以保持固定的向前传输。
当振幅波动较大时,情况变得非常复杂。
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