Springen naar inhoud

Geluidsbarrière doorbreken


  • Log in om te kunnen reageren

#1

raintjah

    raintjah


  • >250 berichten
  • 824 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 06 mei 2006 - 11:01

Hey,

ik heb de zoekfunctie al gebruikt, en er is één topic waarin dit onderwerp behandeld werd, maar daar ging men sterk offtopic.
Ik heb ook al wat opgezocht via Google, en eens rondgekeken in wikipedia, maar er rijzen bij mij meer vragen dan dat er opgelost worden :roll:

Als een vliegtuig sneller gaat dan het geluid, dan kunnen de drukgolven die het vliegtuig veroorzaakt, niet meer van het vliegtuig vandaan lopen. De drukgolven zijn dan namelijk langzamer dan het vliegtuig. "Langzamer" betekent hier ongeveer 1200 km/uur op zeeniveau. Op vlieghoogte is de snelheid van het geluid ongeveer 10% lager. Omdat de geluidsgolven niet weg kunnen, blijven deze achter het vliegtuig aanlopen. Het vliegtuig vliegt dan aan de top van een kegelvormige schokgolf. De belangrijkste schokgolf wordt gemaakt door de neus van het vliegtuig. Kleinere schokgolven komen door andere discontinuïteiten van de vliegtuigromp.


Wat ik niet snap, over wat voor drukgolven gaat het hier? En wat heeft druk in godsnaam met de snelheid van het geluid te maken?

Mvg
Stijn
Be careful whose advice you buy, but be patient with those who supply it.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Dalton

    Dalton


  • >250 berichten
  • 808 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 06 mei 2006 - 11:45

Het geluid beweegt zich voort in een golfbeweging. De tussenstof waarin het geluid zich voortplant neemt zelf deel aan deze golfbeweging. Daarom is de snelheid van het geluid afhankelijk van de tussenstof.

Geluid wordt doorgegeven door botsing van moleculen.
Dus als de dichtheid van een stof toeneemt is de kans groter dat moleculen botsen en het geluid doorgeven.
Geluid gaat dus meestal sneller door een medium met hoge dichtheid.

Voorbeeld van geluidsnelheid:
In lucht 330 m/sec
in water 1.435 m/sec

Je kan je dus voorstellen dat geluid sneller gaat bij hogere druk.
Bij hogere druk is de dichtheid immers ook hoger.

#3

joeroe

    joeroe


  • >100 berichten
  • 186 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 06 mei 2006 - 11:45

Het vliegtuig is sneller dan het geluid, dus ligt hij altijd voor op de geluidsgolven,
Als jij een vuurpijl af schiet, en je staat er ver van af, zul je altijd eerst het licht zien en pas later het geluid horen.

hopelijk heb je hier iets aan
It's amazing how often courage and stupidity go hand in hand, but its always stupidity thats needs courage

#4

raintjah

    raintjah


  • >250 berichten
  • 824 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 06 mei 2006 - 11:59

"Omdat de geluidsgolven niet weg kunnen, blijven deze achter het vliegtuig aanlopen"
Waarom kunnen de golven niet weg?
Be careful whose advice you buy, but be patient with those who supply it.

#5

Dalton

    Dalton


  • >250 berichten
  • 808 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 06 mei 2006 - 12:36

Als het vliegtuig net zo snel gaat als het geluid dan blijft zo'n golf zich naast het vliegtuig bevinden.
Golf en vliegtuig bewegen net zo snel in dezelfde richting dus lijken voor elkaar stil te staan.
Het vliegtuig blijft wel steeds nieuwe golven creeren die zich dus allemaal gaan ophopen bij het vliegtuig.

#6

raintjah

    raintjah


  • >250 berichten
  • 824 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 06 mei 2006 - 13:05

Als het vliegtuig net zo snel gaat als het geluid dan blijft zo'n golf zich naast het vliegtuig bevinden.
Golf en vliegtuig bewegen net zo snel in dezelfde richting dus lijken voor elkaar stil te staan.
Het vliegtuig blijft wel steeds nieuwe golven creeren die zich dus allemaal gaan ophopen bij het vliegtuig.


En wat gebeurt er dan wanneer het vliegtuig sneller vliegt dan het geluid? Dan laat het die golven achter zich. Hoe wordt die knal dan veroorzaakt?

Gr Stijn
Be careful whose advice you buy, but be patient with those who supply it.

#7

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44832 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 06 mei 2006 - 16:32

Neem een ruitjespapiertje.
trek hier middenover een lijn
veronderstel de geluidssnelheid op 340 m/s
neem een schaal 1 hokje = 170 m
zet een stip op een kruispunt van lijntjes
die stip stelt een vliegtuig voor, dat elke seconde een piepje uitzendt.

1) vliegtuig staat stil
zendt piepje uit op t=0
1 seconde later is dat piepje 340 m (2 hokjes) gevorderd in het rond, teken cirkel met passer.
op dat moment zendt vliegtuig weer een piepje uit.
Het t=0-piepje is inmidels weer 340 m verder, teken grotere cirkel
teken weer een cirkeltje met diameter 340 m voor het piepje van t=1
Ga zoo door voor t=2, t=3 etc.
Je hebt nu een stationaire geluidsbron waarrond je de geluidsgolven zich als concentrische cirkels ziet uitbreiden.

nieuwe tekening
2) vliegtuig vliegt over de lijn met 170 m/s (1 hokje per seconde)
t=0 vliegtuig zendt piepje uit.
t=1, vliegtuig schuift 1 hokje op naar rechts, geluidsgolf van t=0 is inmiddels vanaf het oorspronkelijke punt 340 m (2 hokjes rondom) gevorderd.
t=2, vliegtuig schuift weer een hokje op. De geluidsgolf die werd uitgezonden op t=0 is inmiddels tot 2 hokjes (680 m) rondom het oorspronkelijke punt gevorderd, de geluidsgof van t=1 is 340 m rondom het punt t=1 gevorderd.
t=3, vliegtuig schuift weer een hokje op naar rechts, de geluidsgolf die werd uitgezonden op t=0 is inmiddels tot 3 hokjes (1020 m) rondom het oorspronkelijke punt gevorderd, de geluidsgof van t=1 is 680 m rondom het punt t=1 gevorderd, de geluidsgolf van t=2 is 340 m rondom dát punt gevorderd.
enzovoort, en je ziet een patroon van niet-concentrische cirkels ontstaan

3) vliegtuig vliegt met geluidssnelheid, 340 m/s (2 hokjes)
teken weer voor elke seconde de vorderingen van de piepjes vanaf hun oorspronkelijke punt. Je zult nu zien dat de cirkels van de piepjes elkaar blijven raken, in de vliegrichting gaan de piepjes net zo snel als het vliegtuig zelf.

4) vliegtuig vliegt met 1½ x de geluidssnelheid (510 m/s, 3 hokjes) ook wel grappig om te zien. de schokgolf ligt dan in een driehoekslijn achter het vliegtuig. Die schokgolf ga je duidelijker zien als je per seconde meerdere situaties gaat tekenen.

hieronder een stilstaand vliegtuig (1e 3 situaties verticaal), trager dan het geluid (2e set verticaal) en 2 x zo snel als het geluid.
Geplaatste afbeelding
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#8

raintjah

    raintjah


  • >250 berichten
  • 824 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 mei 2006 - 09:04

Hm.. Dat geeft al een heel mooi beeld :roll:
Maar ik weet nog steeds niet hoe die knal veroorzaakt wordt!
Be careful whose advice you buy, but be patient with those who supply it.

#9

joeroe

    joeroe


  • >100 berichten
  • 186 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 mei 2006 - 09:27

Supersonische snelheid is een hogere snelheid dan die waarmee geluid zich voortplant in het medium waarin bewogen wordt. Voor lucht is de geluidssnelheid ca. 330 m/sec. (1188 km/uur) op zeeniveau, afhankelijk van de temperatuur en de luchtdichtheid. Als een voorwerp zich sneller beweegt dan de geluidssnelheid, is het Machgetal groter dan 1.

Wanneer een voorwerp (bijvoorbeeld een vliegtuig of een kogel) zich met supersonische snelheid door een medium beweegt ontstaan schokgolven, een front van samengeperst medium. Het passeren van zo'n front is waarneembaar: men hoort een als een donderslag klinkende knal. Dit geluidseffect wordt 'supersone knal' (Engels: sonic boom) genoemd. Het kan optreden bij het doorbreken van de geluidsbarrière, op het moment van het overschrijden van de geluidssnelheid, maar ook bij ieder met supersonische snelheid langsvliegend voorwerp.
Supersonische vliegtuigen zijn zodanig geconstrueerd dat het vliegtuig zelf niet beschadigd raakt of instabiel wordt door de schokgolven en de daarmee gepaard gaande turbulentie. Vooral de vorm van de vleugels en het staartstuk zijn bij deze vliegtuigen aangepast. Deze nieuwe vormen werden toegepast op de Amerikaanse militaire vliegtuigen die werden ingezet tijdens de Koreaanse Oorlog. Door de hoge snelheden konden toen maar relatief weinig toestellen neergehaald worden.

Een straaljager die op geringe hoogte sneller dan de geluidssnelheid vliegt, kan door de kracht van de supersone knal op de grond een spoor van vernielingen veroorzaken, in de vorm van gesprongen ruiten en zwaardere schade aan bouwwerken.

De enige supersonische passagiersvliegtuigen die in gebruik zijn geweest zijn de Concorde en de Tupolev Tu-144.

Ook het klappen van een zweep wordt veroorzaakt door een supersonische snelheid


bron is wikipedia

dat van die zweep wist ik niet :roll:
It's amazing how often courage and stupidity go hand in hand, but its always stupidity thats needs courage

#10

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44832 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 07 mei 2006 - 13:06

Raintjah schreef:

Maar ik weet nog steeds niet hoe die knal veroorzaakt wordt!

golven bij elkaar optellen. Constructieve interferentie. Twee kleine golven waarvan de toppen tegelijkertijd ergens arriveren vormen samen een grotere. En jij hoort dus in een fractie van een seconde al dat geluid dat in meerdere seconden is uitgezonden, tegelijkertijd, want al die golfjes arriveren gelijktijdig bij je oor.

hieronder: het rode en blauwe golfje zijn in fase, en interfereren dus constructief. Resultaat: 1 hoge groene golf.
http://www.physicscl...ves/u10l3c.html
Geplaatste afbeelding
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#11

raintjah

    raintjah


  • >250 berichten
  • 824 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 mei 2006 - 14:13

Geplaatste afbeelding

Dus, als ik het goed begrijp:

Wanneer het vliegtuig in S1 is zendt het een golf uit. en na 2 seconden is die golf daar waar ik het rood heb omcirkeld. Na die 2 seconden heeft het vliegtuig die golf echter al 'ingehaald' en vliegt dan 'naast' met die geluidsgolf. Maar terwijl het 'ernaast vlieg' (eigenlijk is het maar een fractie van een seconde neem ik aan.) produceert het weer een geluidsgolf. Dus zijn er twee geluidsgolven die 'naast' elkaar vliegen. Als ik mij nu op de plaats zou bevinden die de blauwe pijl aanwijst, komen die twee golven samen bij mij aan, en hoor ik dus die knal?

Mvg
Stijn

#12

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44832 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 07 mei 2006 - 14:33

Je redenering klopt wel ongeveer, maar je heb hier het verkeerde plaatje bij je redenering :roll:

In je plaatje gaat je vliegtuig met 2 x de geluidssnelheid. Daar vindt de constructieve interferentie dus plaats in de V achter en naast het vliegtuig, en dat bouwt nog steeds voldoende druk op voor een flinke klap.

hieronder het geval van een juist met de geluidssnelheid vliegend vliegtuig. Alle drukgolven hangen op de neus van het vliegtuig. (niet op de millimeter getekend, maar dat geeft niet) Dat is nou precies die "geluidsbarriere" waar dat vliegtuig doorheen moet, beschouw het maar als een enorme boeggolf bij de neus van een schip. De sonic boom hoor je hier dus ook alleen maar vlak bij het vliegtuig. Ernaast hoor je alleen maar een hogere frequentie geluid. Eenmaal door de barriere heen gaat dat voor het vliegtuig weer gewoon soepel
Geplaatste afbeelding

Maar terwijl het 'ernaast vliegt' (eigenlijk is het maar een fractie van een seconde neem ik aan.) produceert het weer een geluidsgolf.

Natuurlijk produceert dat vliegtuig niet elke seconde een geluidsgolf, maar elke fractie van en seconde (afh. van de frequentie van het geluid) Alleen, dan moet je zoveel cirkeltjes gaan tekenen om het principe te zien...... :wink: ...
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#13

raintjah

    raintjah


  • >250 berichten
  • 824 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 mei 2006 - 15:01

Ah.. Ik snap het :P
Bedankt!
Het plaatje maakte weer veel duidelijk! :roll:

#14

raintjah

    raintjah


  • >250 berichten
  • 824 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 mei 2006 - 18:35

Nog een laatste vraagje.
Ik had het er net over met mijn vader (hij was de aanleiding tot het openen van dit topic) en hij beweerde dus dat van het moment dat het vliegtuig door de geluidsmuur is, de piloot niets meer hoort, omdat hij sneller beweegt dan het geluid.

Klopt dit? Ik geloofde het niet. Wat ik me wel kan voorstellen is dat als er zich iets afspeelt ACHTER de piloot, dat hij dat dan niet hoort. Maar als er voor de piloot een ontploffing gebeurt, moet hij dat toch horen? Want dan moet hij toch door de geluidsgolven van de ontploffing vliegen.

Mvg
Stijn
Be careful whose advice you buy, but be patient with those who supply it.

#15

joeroe

    joeroe


  • >100 berichten
  • 186 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 mei 2006 - 19:34

Nog een laatste vraagje.
Ik had het er net over met mijn vader (hij was de aanleiding tot het openen van dit topic) en hij beweerde dus dat van het moment dat het vliegtuig door de geluidsmuur is, de piloot niets meer hoort, omdat hij sneller beweegt dan het geluid.

Klopt dit? Ik geloofde het niet. Wat ik me wel kan voorstellen is dat als er zich iets afspeelt ACHTER de piloot, dat hij dat dan niet hoort. Maar als er voor de piloot een ontploffing gebeurt, moet hij dat toch horen? Want dan moet hij toch door de geluidsgolven van de ontploffing vliegen.

Mvg
Stijn


tuurlijk hoort hij wel dingen hij hoort alleen zijn eigen vliegtuig niet meer
It's amazing how often courage and stupidity go hand in hand, but its always stupidity thats needs courage





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures