在表述物体的运动速度时,除了常用的千米/小时、米/秒、千米/秒等之外,在国际上有的场景下还会用到马赫这个物理量,特别是在表述飞机、战斗机、导弹的飞行速度时,这个词的出镜率更高。那么,一马赫的速度到底有多快呢?
马赫这个量纲的由来
其实,马赫量纲的命名,是根据创造这个名词的科学家来定义的。马赫的全名叫恩斯特·马赫,奥地利物理学家兼哲学家,一生共发表百余篇物理学领域的科学论文,其中在声学、力学和光学方面更为突出。
他在研究物体在空气中进行高速运动时,发现了激波,也就是在物体运动速度超过音速时形成的压缩波,并拍下了关于激波的清晰照片。随后,他在研究报告中,提出了物体运动超过音速时,压缩波会以物体的前端顶点为界产生一个圆锥形的包络体,包络体的斜边与物体运动之间的夹角正弦值,与音速和物体运动速度的比值相一致。
后来,物体的运动速度与音速的比值,被物理界定义为“马赫”,以此来纪念他在空气动力学方面的突出贡献。像马赫效应、马赫波、马赫角等以“马赫”为基础命名的物理现象或者指标,都与马赫本人的贡献有关,在以后的空气动力学研究和实践方面都得到了广泛应用。
1马赫的速度有多快?
刚才提到了,马赫这个单位,代表的是物体的运动速度与音速的比值,而我们知道在常温常压下,声波在空气中的传播速度为340米/秒,那么1马赫代表的速度也就是这个数值。
但是,和其它类型的波一样,声波的传播也需要媒介,在不同的介质下其传播速度是不一样的,比如在水中的传播速度就比空气中的高出将近4倍,而在金属中的传播速度会更快。即使是在空气中,不同的温度、压力之下,空气的密度也会不同,那么声波的传播速度也会发生变化,当温度提高、压力变大时,声波传播速度就会越快,而在高海拔地区,声音的传播则相对较慢。
为了在实际研究和应用中方便计算,人们对马赫数的使用环境进行了明确,那就是在1个标准大气压、15摄氏度的常温常压条件,即以此时的声音传播速度340米/秒来代表1个马赫数。
在研究飞行器运动规律时,人们通常将低于1个马赫的速度称为亚音速,实际上的掌握区间范围是0.6-0.8倍音速以下的速度,这个时候,流经飞行器表面任意一点的气流速度,都会小于以该点为源头的音速。同时,将大于1马赫、小于5马赫的速度,
匿名回答于2021-04-29 02:12:09