211service.com
Jak surfować po naddźwiękowej fali uderzeniowej
Fale uderzeniowe nie są zwykłym rodzajem fali dźwiękowej. Występują w powietrzu, gdy prędkość gazu zmienia się o więcej niż prędkość dźwięku, zwykle popychany przez ciało stałe. Kiedy tak się dzieje, fale dźwiękowe nie mogą uciec i tworzą obszar wysokiego ciśnienia zwany frontem uderzeniowym.
Trudno sobie wyobrazić, dlaczego fale uderzeniowe mogą być przydatne, ale zadanie jest dziś nieco łatwiejsze dzięki Nickowi Parziale z California Institute of Technology w Pasadenie i kilku kumplom, którzy wyjaśniają, jak na nich surfować.
Aby zbadać zjawiska, umieścili dwie nylonowe kulki, jedną mniejszą od drugiej, w naddźwiękowym tunelu aerodynamicznym i wysadzili je naddźwiękowym strzałem powietrza o prędkości Mach 4. Następnie sfilmowali powstałą falę uderzeniową techniką znaną jako fotografia Schlierena
Kulki zaczynają się stykać, ale natychmiast zaczynają się rozdzielać. Co ciekawe, trajektoria mniejszej kuli podąża za falą dziobową stworzoną przez większą kulę. Innymi słowy, mniejsza piłka surfuje po fali uderzeniowej stworzonej przez jej większego partnera.
Parziale i spółka stworzyli również komputerowy model 3D ruchu, w którym obliczają trajektorię kulek, obliczając działające na nie siły aerodynamiczne w dowolnym momencie. Mówią, że efekt jest bardzo wrażliwy na kształt i geometrię systemu, na wypadek, gdybyś myślał o sięgnięciu po deskę surfingową.
Wyniki publikują w formie wideo do Galerii Dynamiki Płynów APS 2010.
Jeśli zastanawiasz się, dlaczego ktoś byłby zainteresowany tego rodzaju zjawiskiem (innym niż z powodu czystej ciekawości), surfowanie po fali uderzeniowej występuje regularnie w naturze, gdy obiekt poruszający się z prędkością ponaddźwiękową pęka. Jednym z dobrze znanych przykładów jest rozpad meteorytów, kiedy mniejsze ogniste fragmenty surfują po fali uderzeniowej głównego ciała, tworząc rodzaj trójwymiarowego obrazu fali dziobowej.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1010.3248 : Eksperymentalne badanie surfowania po fali uderzeniowej