دیوار صوتی و اثر دوپلر

در این پست یک سری مفاهیم مربوط به امواج صوتی رو مطرح خواهیم کرد که بگیم چطوری دیوار صوتی میشکنه. اگر علاقه مند هستید از دست ندین.

ابتدا باید اثر دوپلر رو توضیح بدیم که دقیقا چیه. و البته قبل از اون هم باید یه سری مفاهیم ساده تر رو بیان کرد. یکی از اون مفاهیم، چشمه موج هست. چشمه موج صوتی اون منبعیه که با نوسان کردن باعث ارتعاش مولکول های هوا میشه و امواج صوتی رو به وجود میاره. سرعت صوت در شرایط استاندارد تقریبا 343 متر بر ثانیه هست. حالا اگر چشمه موج صوتی ثابت باشه و یا نسبت به امواج صوتی با سرعت معینی در حال حرکت باشه یه سری شرایط خاص پیش میاد.

اگر چشمه موج صوتی نسبت به امواج ساکن باشه امواج پیش از چشمه و پس از چشمه طول موجشون یکسانه و عملا شبیه یه سری دایره ست که چشمه موج در مرکز همه شون قرار داره. به بخش الف دقت کنید: چشمه موج نسبت به امواج صوتی ساکنه!

اگر چشمه موج نسبت به امواج صوتی با سرعتی کمتر از امواج صوتی در حال حرکت باشه تراکم امواج صوتی جلوی چشمه موج از تراکم امواج پشت چشمه بیشتره و همچنین طول امواج جلوی چشمه کمتر از طول امواج پشت چشمه ست! مثل بخش ب! این نشون دهنده یه چیز جالبه. توی خیابون دیدین آمبولانس آژیرکشون میاد رد میشه؟ تا وقتی هنوز نرسیده به شما صدای آژیرش زیرتر و بالاتر از صدای طبیعی آژیره. (این یعنی طول موج کمتر) و وقتی به شما میرسه صداش معمولیه و وقتی ازتون رد میزنه صداش اینطوری وییووووووو بم میشه(یعنی طول موج بیشتر)! این اثر دوپلر به زبون ساده بود😊

در حالت بعدی اگر سرعت چشمه موج صوتی با سرعت امواج صوتی برابر باشه طول موج جلوی چشمه برابر با صفر و طول موج پشت چشمه دوبرابر طول موج معمولی موج صوتی چشمه ست. این زیاد توضیحش مهم نیست. مثل بخش سوم این عکس گرامی!

حالا بریم سراغ اصل کار! تعریف شکستن دیوار صوتی! وقتی سرعت چشمه موج از سرعت امواج صوتی بیشتر باشه عملا امواج صوتی که به وجود میاره رو جا میذاره! در این حالت اونقققدددر انرژی آزاد میشه که اطراف اون جسم شکننده دیوار صوتی بخار آب تولید میشه! حالا گلوله باشه یا جت فرقی نداره. دیوار صوتی توی جنگ ها عامل ترس و وحشت مردمه چون شدت صوت بسیار زیادی داره و به گوش و شیشه پنجره ها و زندگی مردم آسیب میزنه‌! هواپیما های مسافربری فراصوت هم وجود دارن که استفاده ازشون فوق العاده محدود و دارای قوانین خاص خودشه! تجسم این پدیده بخش چهارم این عکسه!

عکسی از تشکیل بخار آب دور جت جنگنده بعد از شکستن دیوار صوتی

همچنین این یکی!