Ikuisuuskysymys; Äänivalli, äänivallin rikkominen, yliääninen nopeus

[MSe]

äänivalli
äänivallin rikkominen
yliääninen nopeus

(Olisiko fysiikan ryhmä oikeampi?)

Ikuisuuskysymys;
Syntyykö äänivallin rikkoutumisen hetkellä, siis sillä hetkellä kun lentävä
kohde ilmassa ylittää äänen nopeuden ilmassa - siis juuri sillä hetkellä
jokin erityinen pamaus/jysähdys?
Tähän en ole saanut mistään tyhjentävää vastusta.

Muu tarkastelu aiheesta:
Kun mielestäni olen aivan oikein ymmärtänyt, että vaikka 200 km:n päässä
kohde on ylittänyt äänen nopeuden ja lentää yliäänisesti minua kohti ja
lentää vaikka 10 km korkeudessa ylitseni kuuluu ( ns. äänivallin
rikkoontuminen / murtuminen) pamaus/jysähdys - kaukana tapahtuvaa räjähdystä
muistuttava ääni.

Eli vastaava ilmiö tasossa tarkasteltuna on kovaa kulkeva moottorivene ja
ranta.

Rannan suuntaisesti kulkevan moottoriveneen aallon etureuna pyyhkii rantaa
mottohiveneen nopeudella. (Kohtaamiskulma on riippuvainen nopeudesta.) Ja
juuri se hetki kun tämä aalto rannassa pyyhkäisee tarkastelukohdan ohi
"pamahtaa" .

Eli yliäänikone lentää ohi ja lentää koko ajan samalla nopeudella, kaartaa
kaukana ja lentää ohitse/yli uudelleen pamahtaa jälleen ja näin tehden joka
ohituskerran jälkeen viiveellä jysähtää. Eikö vain?

Ymmärtääkseni räjähdyksen ääni on ihan vastaavasta syystä samanlainen, koska
räjähtävät kaasut työntää toisiaan edellä samoin kun yliäänikoneen nokka
(siis koko kone). Siis pakkautuvat räjähdyksessä samalla tavoin
shokkiaalloksi.


Ja millainen ääni kuuluu havaitsijalle, jonka ohi lentänyt kohde ylittää
vasta ohittamishetken jälkeen äänen nopeuden - kuuluuko mitään?


Siis termit äänivallin murtuminen ja äänivallin rikkominen liittyen tähän
pamahtavaan ääneen on siis perin harhaanjohtavaa - vai kuinka?

MSe

[TaaviUntamo]

Post by MSe
äänivalli
äänivallin rikkominen
yliääninen nopeus
(Olisiko fysiikan ryhmä oikeampi?)
Ikuisuuskysymys;
Syntyykö äänivallin rikkoutumisen hetkellä, siis sillä hetkellä kun lentävä
kohde ilmassa ylittää äänen nopeuden ilmassa - siis juuri sillä hetkellä
jokin erityinen pamaus/jysähdys?
Tähän en ole saanut mistään tyhjentävää vastusta.

http://en.wikipedia.org/wiki/Sonic_boom

jos äänivallin rikkoutumisella tarkoitetaan sitä hetkeä, jolloin kone
kiihdyttää nopeuden aliääninopeudesta yliääninopeuteen, niin äänivallin
rikkoutuminen on hetkellinen. Sen sijaan se pamaus ei liity siihen, kun
nopeus kiihtyy. Pamaus kuuluu silloin, kun "aallot" ohittavat
kuuntelijan. Tuolla enklanninkielisessä wikissä on nätti kuva
pamausaallon muodostumisesta. Veneellä aalto liikkuu (lähes) vain veden
pinnan tasossa, lentokoneella kolmiulotteisesti kartiona. Jos koneen
nopeus on kaksi kertaa äänen nopeus, kartion kulma on 30 astetta koneen
lentoreitistä (tai 150 astetta, miten sen nyt ottaa, koneen
kulkusuunnasta) . Tuon wikin kuvassa kone taitaa liikkua 2,5-3
kertaiselle äänennopeudella.

Yliäänipamaus siis kuuluu maan pinnalla vuorotellen eri kohdissa. Se
kuulostaa pamaukselta, kun paineaalto (aallot) kulkevat kuuntelijan ohi.

Epätäsmällisesti sanottuna se "pamaus" kulkee maan pintaa pitkin samalla
nopeudella kuin lentokone.

[MSe]

Sen sijaan se pamaus ei liity siihen, kun nopeus kiihtyy.

Tätä en ymmärrä - mihin viittaat, tarkennatko?
Kiihtymisen äänen nopeuden ylittämisen jälkeen vai ennen - ja miten
kiihtyminen asiaan mitenkään liittyykään?



Pamaus kuuluu silloin, kun "aallot" ohittavat

kuuntelijan. Tuolla enklanninkielisessä wikissä on nätti kuva pamausaallon
muodostumisesta. Veneellä aalto liikkuu (lähes) vain veden pinnan tasossa,
lentokoneella kolmiulotteisesti kartiona. Jos koneen nopeus on kaksi
kertaa äänen nopeus, kartion kulma on 30 astetta koneen lentoreitistä (tai
150 astetta, miten sen nyt ottaa, koneen kulkusuunnasta) .

Niin, se on kuin lasta joka "liippaa" maata pitkin sekä vasten ja maan ja
"lastan" välinen kulma pienenee kohteen nopeuden kasvaessa, mutta samalla
"lastan reuna" "tasoittaa" maan pintaa myös lujemmalla vauhdilla - "lastan
reuna" "liippaa" maan pintaa koneen nopeudella ja kun "lasta pyyhkäisee"
havaitsijan yli sen "auraama" pakkautunut ilma pamahtaa.
Jos asia noin kuvakielellisesti voisi ilmaista/verrata.

Tuon wikin kuvassa kone taitaa liikkua 2,5-3

kertaiselle äänennopeudella.

Katselin samaiset kuvat - ennen kuin kirjoitin koko aiheen avauksen.
Siis, jos tulkintasi on oikein kuvista, tuon "höyrykehrän" tulisi näkyä siis
kokoa ajan ja sen muoto olla sitä terävämpi mitä kovempi vauhti.

Minä käsitin, että kuvassa näkyy juuri se hetki kun kone ylittää
äänennopeuden.
Sehän puristuu koneen muodosta riipuen eri muotoon ja kulmaan käsittääkseni.
Se on kappaleen ilmaan synnyttämien paine-erojen muoto, joka määrätyissä
kohdissa tulee näkyväksi kun kastepiste ylittyy. Se on käsitykseni.
Mutta koneen peräänsä jättämä aalto etenee 45 astetta tai pienemmällä
kulmalla (= maanpinnan ja shokkiaaltorintaman välinen kulma) ja kai harvoin
on kovin näkyvä.

Epätäsmällisesti sanottuna se "pamaus" kulkee maan pintaa pitkin samalla
nopeudella kuin lentokone.

Siis kuten veneen aalto kulkee rantaviivaa pitkin veneen nopeudella?

MSe

[TaaviUntamo]

Post by MSe

Sen sijaan se pamaus ei liity siihen, kun nopeus kiihtyy.

Tätä en ymmärrä - mihin viittaat, tarkennatko?
Kiihtymisen äänen nopeuden ylittämisen jälkeen vai ennen - ja miten
kiihtyminen asiaan mitenkään liittyykään?

Äänen nopeuden ylittäminen edellyttää, että kone kiihtyy. Ensin se
lentää hitaammin kuin ääni, sitten sen nopeuden kiihtyessä se lentää
hetken tasan äänen nopeudella ja sitten ääntä nopeammin. Pamaus kuuluu
siitä alkaen, kun kiihtyminen yli äänen nopeuden on tapahtunut. Koneen
kiihtyessä se kartio kapenee.

Post by MSe
Pamaus kuuluu silloin, kun "aallot" ohittavat

kuuntelijan. Tuolla enklanninkielisessä wikissä on nätti kuva pamausaallon
muodostumisesta. Veneellä aalto liikkuu (lähes) vain veden pinnan tasossa,
lentokoneella kolmiulotteisesti kartiona. Jos koneen nopeus on kaksi
kertaa äänen nopeus, kartion kulma on 30 astetta koneen lentoreitistä (tai
150 astetta, miten sen nyt ottaa, koneen kulkusuunnasta) .

Niin, se on kuin lasta joka "liippaa" maata pitkin sekä vasten ja maan ja
"lastan" välinen kulma pienenee kohteen nopeuden kasvaessa, mutta samalla
"lastan reuna" "tasoittaa" maan pintaa myös lujemmalla vauhdilla - "lastan
reuna" "liippaa" maan pintaa koneen nopeudella ja kun "lasta pyyhkäisee"
havaitsijan yli sen "auraama" pakkautunut ilma pamahtaa.
Jos asia noin kuvakielellisesti voisi ilmaista/verrata.
Tuon wikin kuvassa kone taitaa liikkua 2,5-3

kertaiselle äänennopeudella.

Katselin samaiset kuvat - ennen kuin kirjoitin koko aiheen avauksen.
Siis, jos tulkintasi on oikein kuvista, tuon "höyrykehrän" tulisi näkyä siis
kokoa ajan ja sen muoto olla sitä terävämpi mitä kovempi vauhti.

Se "höyrykehrä", joka näkyy suomenkielisessä wikissä, esiintyy aika
harvoin juuri äänen nopeudella. Se edellyttää sopivaa ilman kosteutta ja
lämpötilaa jne. Se voi näkyä jo ennen äänen nopeutta, mutta eri
muotoisena. Normaalisti kovaa lennetään hyvin korkealla ja siellä on sen
verran kuivaa, ettei tuota näy ollenkaan.

Post by MSe
Minä käsitin, että kuvassa näkyy juuri se hetki kun kone ylittää
äänennopeuden.

Kone voi lentää vakionopeudellakin äänen nopeutta. Itse asiassa
ilmavirtaus voi koneen siiven yläpuolella ylittää äänen nopeuden, vaikka
kone lentäisi hiukan alle. Tuon höyrykehrän syntyminen ei edellytä
koneelta äänen nopeutta.

Post by MSe
Sehän puristuu koneen muodosta riipuen eri muotoon ja kulmaan käsittääkseni.
Se on kappaleen ilmaan synnyttämien paine-erojen muoto, joka määrätyissä
kohdissa tulee näkyväksi kun kastepiste ylittyy. Se on käsitykseni.
Mutta koneen peräänsä jättämä aalto etenee 45 astetta tai pienemmällä
kulmalla (= maanpinnan ja shokkiaaltorintaman välinen kulma) ja kai harvoin
on kovin näkyvä.

Jos kone lentää tasa äänen nopeudella, se shokkiaalto on 90 asteen
kulmassa lentoreittiin nähden. Jos kone lentää vaakasuoraan on myös
maanpinnan ja aaltorintaman välinen kulma 90 astetta. Siinä tapauksessa
yliäänipamaus vaimenee kyllä jo muutaman kilometrin matkalla.

Post by MSe

Epätäsmällisesti sanottuna se "pamaus" kulkee maan pintaa pitkin samalla
nopeudella kuin lentokone.

Siis kuten veneen aalto kulkee rantaviivaa pitkin veneen nopeudella?

Aivan.


Ja kuriositeettina vielä: kun muinoin Migit lensivät Suomessa kahden
machin lentoja, pamaus kuului ehkä 20-30 kilometriä lentoreitistä
sivulla. Pamauksia kuului selvästi kaksi erillistä, koneen nokka ja
pyrstö aiheuttivat molemmat omat aaltonsa. Tänä kesänä kuulin Norjassa
käydessäni kaksi eri kertaa tuollaisen kaksoispamauksen. Joku siellä
joko harjoitteli tai lensi tosissaan kiireellä...

[Matti]

Post by MSe
Sehän puristuu koneen muodosta riipuen eri muotoon ja kulmaan käsittääkseni.
Se on kappaleen ilmaan synnyttämien paine-erojen muoto, joka määrätyissä
kohdissa tulee näkyväksi kun kastepiste ylittyy. Se on käsitykseni.
Mutta koneen peräänsä jättämä aalto etenee 45 astetta tai pienemmällä
kulmalla (= maanpinnan ja shokkiaaltorintaman välinen kulma) ja kai harvoin
on kovin näkyvä.

Mitähän tuossa äänen nopeuden ylityksessä oikein tapahtuu,ilmeisesti
kyseessä on ilmavirtauksen joku radikaali muutos ja äänen nopeus on kohta
missä toi muutos tapahtuu.onkohan sillä muutoin äänen kanssa mitään
tekemistä?

[TaaviUntamo]

Post by MSe

Post by MSe
Sehän puristuu koneen muodosta riipuen eri muotoon ja kulmaan

käsittääkseni.

Post by MSe
Se on kappaleen ilmaan synnyttämien paine-erojen muoto, joka määrätyissä
kohdissa tulee näkyväksi kun kastepiste ylittyy. Se on käsitykseni.
Mutta koneen peräänsä jättämä aalto etenee 45 astetta tai pienemmällä
kulmalla (= maanpinnan ja shokkiaaltorintaman välinen kulma) ja kai

harvoin

Post by MSe
on kovin näkyvä.

Mitähän tuossa äänen nopeuden ylityksessä oikein tapahtuu,ilmeisesti
kyseessä on ilmavirtauksen joku radikaali muutos ja äänen nopeus on kohta
missä toi muutos tapahtuu.onkohan sillä muutoin äänen kanssa mitään
tekemistä?

Ilmalla on ominaisuus nimeltä kokoonpuristuvuus. Tietyissä olosuhteissa
pieni paineen kasvu aiheuttaa vastaavan suuruisen tiheyden muutoksen.
Vastaavasti esimerkiksi vedessä paineen kasvu ei paljoakaan purista
vettä kokoon eikä siis tiheys muutu.

Lähellä äänen nopeutta ilma ei ehdi toimia tuolla lailla. Paineen ja
tiheyden muutokset eivät välttämättä ole lineaarisia. Koneen ympärille
muodostuu alueita, joissa on kohtuullisen voimakas ylipaine ja sen
jälkeen alipaineinen alue. Tuossa alipaineisessa alueessa vesi tiivistyy
pisaroiksi, mikä näkyy sumuna.

[MSe]

Post by MSe

Post by MSe
Sehän puristuu koneen muodosta riipuen eri muotoon ja kulmaan

käsittääkseni.

Post by MSe
Se on kappaleen ilmaan synnyttämien paine-erojen muoto, joka määrätyissä
kohdissa tulee näkyväksi kun kastepiste ylittyy. Se on käsitykseni.
Mutta koneen peräänsä jättämä aalto etenee 45 astetta tai pienemmällä
kulmalla (= maanpinnan ja shokkiaaltorintaman välinen kulma) ja kai

harvoin

Post by MSe
on kovin näkyvä.

Mitähän tuossa äänen nopeuden ylityksessä oikein tapahtuu,ilmeisesti
kyseessä on ilmavirtauksen joku radikaali muutos ja äänen nopeus on kohta
missä toi muutos tapahtuu.onkohan sillä muutoin äänen kanssa mitään
tekemistä?

Mun mielestä ei - kyseesä on virtaus ja paine kuvio kastepisteen
ylittäneellä alueella.
Kuvio on vamaan hyvin kappaleen muodosta riippuvainen.
Se vain ilmeisesti näkyy painevaihtelumuutoksissa juuri kun kappale ylittää
äänennopeuden.

Ja vielä painehan ei ole sama joka kohdassa kappaleen edessä ja eri
tiheyksissessä ilmassa ääni kulkee eri nopudella, joten juuri äänennopeuden
ylittyessä tapahtunee yhtä jos toista ja siten myös näkyy yhtä jos toista.

Eli tietyt osat konetta lentää ohuemmassa ilmassa ja toiset kohdat
tiheämmässä ja koneen eri osat ylittävät äänennopeuden eri aikaan
halkoessaan eri tiheyksistä ilmaa. Mpptorin kopressorin turbiinin lapa
ainakin huomaatavasti aiemmin ja varmaan koneen peräosa.

Asia on mutkikas.