街头舞鞭
近日,笔者在上班路上,常常看到有市民在河边舞鞭,鞭鞘爆鸣声震耳欲聋。此情此景,笔者联想起了14年前的一幕。
街头舞鞭
在14年前,笔者在休闲广场看到有市民在舞鞭,震耳欲聋鞭鞘爆鸣声引发了笔者的深思,回家后就建模分析,探究鞭鞘爆鸣声的形成原因。
利用动量守恒定律和机械能守恒定律分析发现,舞鞭过程中,鞭鞘与鞭身之间存在一个折返,在折返过程中,由于要遵循动量守恒定律和机械能守恒定律,能量逐渐向鞭鞘部位聚集,鞭鞘运动的速度逐渐增大,并最终超过音速,产生音爆。
飞机突破音障
最近一段时间,偶尔会在校园上空听到短促而巨大的轰鸣声,那是因为飞机超音速飞行突破了音障,产生了音爆。
其实,从多普勒效应可窥音障的一斑。当飞机向前运动的时,引发的空气扰动向涟漪一样向四周传播,当飞机的速度等于音速的时候,飞机前方的空气来不及移开,被强烈压缩,飞机宛如撞在一堵墙上一样,这就是音障。
音障成因
当飞机运动速度超过音速时,以飞机为顶点,会形成一个圆锥,圆锥内部震耳欲聋,圆锥外面鸦雀无声,这就是马赫锥。当运动的马赫锥的锥面扫过观察者时,观察者就会突然听到剧烈的爆鸣声,这就是音爆。
早期研究论文