Махов број је однос брзине кретања тела и брзине простирања звука, изазваног поремећајем, услед кретања тога тела кроз флуид.[1][2] Овај феномен, добио је назив према аустријском физичару и филозофу Ернсту Маху. Обележава се с .
Махов број је уведен у аеродинамику, као параметар, у циљу идентификације утицаја стишљивости на карактеристике струјања ваздуха. Користи се и шире, као бездимензионална физичка величина, у гасодинамици.
Брзина простирања звука се скраћено назива брзина звука, обележава се са . Једино је једнака нули у вакуумском простору (у вакууму).
Дефиниција основе
Брзина звука
Преношење звука је једино могуће кроз супстанцијалну средину. Позната је чињеница, да вакуумски простор не преноси звук, јер је за преношење механичких таласа потребна еластичност средине, коју за разлику од супстанцијалних средина вакуум не поседује. Тај простор је глув.
Посебно је интересантно изучавање карактеристика простирања звука кроз флуид и то кроз ваздух у атмосфери. Ваздух је стишљивфлуид и релативно хомогена и изотропна средина, што омогућава да се поремећај једне честице преноси, у свим правцима подједнако, сферно на све суседне честице. Ради лакшег разумевања, треба замислити ту честицу ваздуха као тачкасти извор поремећаја. Тај тачкасти извор емитује инфинитезималне таласе притиска, који се шире сферично, око те тачке, брзином звука. Физикална слика те појаве се добија, посматрајући ширење таласа у мирној води око пецарошког пловка, који осцилује. Та аналогија слике је потпуна, ако се замисли да се посматра, пресечено сферично преношење поремећаја у ваздуху, с хоризонталном равни.[1]
Површине замишљених сфера представљају дисконтинуитет притиска, изазваног поремећајем.[3] Поремећај, с честице на суседну честицу се преноси брже ако је њихово међусобно растојање мање, јер је брзина таласа у датој средини константна. Када не би било тога растојања, међу честицама, брзина преноса поремећаја, односно брзина звука, би била бесконачно велика. Други крајњи случај је када би то међусобно растојање било бесконачно велико, простор би представљао вакуум, у коме је брзина звука једнака нули. Стварне вредности брзине звука се налазе између ових крајњих случајева. Мање растојање између честица значи њихов гушћи распоред у датом простору. То се своди на закључак, да брзина звука расте с повећањем густине ваздуха у датом простору, па и у атмосфери. Пошто је густина ваздуха у функцији од притиска и температуре и брзина звука је посредно у функцији од температуре и притиска. Та међусобна зависност, ових физичких величина, је стандардизована на међународном нивоу, у стандард атмосферу. У атмосфери, с висином опада брзина звука.[4]
На пример, према стандард атмосфери, на висини H = 0 m, брзина звука је:
c = 340 m/s.
Та вредност се срачунава општом формулом и за нормално подручје температура ваздуха у атмосфери се поједностављује само на функцију од температуре. Заменом одговарајућих вредности моларне масе ваздуха (m) и константе R (универзалне гасне константе) добија се та вредност брзине звука:[1]
Овај образац важи за идеалне гасове, али се условно примењује и на реалне, у које спада и ваздух.
Бездимензијска анализа
За случај у аеродинамици, с претпоставком да коефицијенат аеродинамичке силе зависи од облика аеротела, његовог положаја у односу на струјање и од густине и притиска ваздуха, у општој функцији је:[5]
Где су: κ облик аеротела, α нападни угао и β бочни угао.
Применом бездимензијске анализе, мора се постићи идентичност димензија леве и десне стране једначине:
Коефицијент аеродинамичке силе CF нема димензију, те и и однос величина на десној страни једначине мора бити без димензије. То значи, обе стране једначине су без димензије:
Из овога услова се одређују експоненти утицајних физичких величина, у претпостављеној функцији (x, y, z и p).
Заменом решења овог система једначина, добија се:
Пошто су A, p, q, r, s потпуно произвољне вредности и c²=p/ρ произилази да је:[5][7]
Професор Јакоб Акерет је овај однос брзине тела и брзине звука, којом се преноси изазвани поремећај у ваздуху, назвао Махов број у знак признања научном доприносу аустријског физичара Ернста Маха.[1][8]
Ако се уведе ознака за Махов број M, функција за коефицијент аеродинамичке силе, за условно невискозни ваздух добија облик:[9]
Претходна функција представља математичку потврду утицаја стишљивости ваздуха на аеродинамичке силе. Квантификација тога утицаја се изражава помоћу Маховог броја.
Махови параметри
Професор Ернест Мах, физичар, је изучавао кретање зрна ватреног оружја, далеко пре појаве првих авиона. Добијени параметри, кроз његово повезивање брзине звука и брзине кретања зрна кроз ваздух, нису тада названи његовим именом. Касније је професор Јакоб Акерет, изучавајући и постављајући основе надзвучне аеродинамике, уочио неопходност повезивања брзине звука и брзине кретања тела кроз ваздух. За ту намену је преузео Махове параметре и назвао их по његовим имену.[1]
Дате скице илуструју неке од примера струјања, а погодне су за анализу и закључке, о међусобној вези брзине звука и брзине тела.
Пример а) је почетни, у коме тело, односно извор поремећаја мирује. Та скица помаже схватање ширења звука.
Пример б) илуструје претицање брзине преноса звука у односу на мању брзину тела, односно на мању брзину кретања извора поремећаја.
Пример ц) је случај изједначених брзина звука и поремећаја. Испред тачке изједначења обеју брзина, још увек је тишина.
Трећа скица је у пример д). Кључна је за закључке и схватање Махових параметара. Код тога примера се извор поремећаја креће брже од простирања његовог сигнала. Може се усвојити да дати бројеви на скицама представљају време у секундама. Тада је извор поремећаја био у положају -3 (пре три секунде). За те три секунде се поремећај проширио по површини сфере, полупречника 3c, док је за то време извор поремећаја прешао пут од 3v. Тај однос пређених растојања је увек исти (c/v), за било које време. Том анализом се долази до закључка, да су све сфере ширења поремећаја, тангиране правим линијама. У бочној пројекцији, се добије слика правоуглог троугла, чија се величина линеарно повећава с временом. Налегла ордината, тога троугла, је тангента на сфере преношења поремећаја и она се назива Махова линија. Она заклапа угао ψ с вектором брзине, који се назива Махов угао. Супротна ордината троугла је брзина звука c, а хипотенуза му је брзина v, с којом се креће извор поремећаја (тачка, авион и др.). Површина, коју сачињава скуп Махових линија, као скуп изводница, се назива Махов конус. Угао Маховог конуса је исто Махов угао. Зона изван Маховог конуса је зона тишине, у њој нема информација о присуству тела.
Пресеком Маховог конуса с било с којом равни добија се граница подзвучног и надзвучног струјања, Махова линија, то јест ударни талас пресликан у правцу равни пресецања. То је илустровано на претпоследњој слици. По дефиницији, Махов број је однос брзине кретања тела и брзине простирања звука (брзине звука) кроз флуид (ваздух):[1] Из троугла на слици десно, очигледна је релација:
Произилази да је Махов угао имагинаран за подзвучно струјање, пошто је у тој области:
, што је пример б), на скицама.
За струјање , имамо , односно , што је пример ц), на скицама. Када је брзина тела већа од брзине звука, при кретању кроз ваздух, његове честице се сударе с телом пре него што стигне сигнал до њих о присуству истог. Тело, при кретању у тим условима, гура честице ваздуха с њихове путање. То ствара грубу принуду и међусобно померање честица ваздуха у струјном пољу, што се даље простире у облику таласа. Таласе граниче Махове линије. Испред и иза њих је различит притисак. Нормални ударни таласи постоје при локалној брзини струјања једнакој брзини звука. При локалној брзини струјања ваздуха већој од брзине звука, појављују се коси ударни таласи. Коси ударни таласи, прелазе у експанзионе ударне таласе, ако се локална брзина надзвучног струјања ваздуха смањи испод брзине звука.
Сагласно претходном, притисак код косог ударног таласа је већи иза Махове линије, а код експанзионог је већи испред. Ударни таласи се називају Махови таласи. Нормални ударни талас се дешава у тренутку постизања . У томе тренутку, драстично скочи притисак, пропраћен снажном експлозијом. Та појава се народски (лаички) назива пробијање звучног зида. За ту појаву је везан интересантан феномен. У самом тренутку експлозије се не чује звук мотора и присуство авиона. Непосредно после експлозије, чује се пристигли звук мотора, а авион се визуелно уочава далеко испред правца појаве звука експлозије (илустрација на слици горе десно).
То је сасвим сагласно чињеници, да авион у самом тренутку експлозије има брзину лета једнаку брзини звука, а након тога, авион је престиже и лети испред свога звука (случај д)). Други феномен је да пилот не чује експлозију, при пробијању звучног зида свога авиона, пошто он бежи већом брзином лета од брзине ширења звука те експлозије. Звук експлозије заостаје иза авиона.
Критични Махов број је при коме се јавља први локални ударни талас, на телу при кретању с окозвучном брзином. Обележава се:
Намена
Махови параметри значајно поједностављују схватање природе стишљивости, при струјању флуида. Основа свих Махових параметара је Махов број. Он једини има аналитички и експериментални значај у аеродинамици, при анализи утицаја стишљивости на карактеристике струјања. Наиме, Махов број је мера утицаја те стишљивости. Стишљивост има доминантан утицај на пораст отпора и на померање неутралне тачке у крозвучној и надзвучној области брзина.[10]
Остали Махови параметри произилазе из Маховог броја и користе се за објашњење физикалности надзвучног струјања, за објашњење визуелизације тога струјања и за његово графичко представљање.
Лет авиона у три карактеристичне области брзина (М → Махов број).
Одређивање бројне вредности Маховог броја
За теоретско и експерименталноистраживање струјања гаса, посебну улогу има његово протицање кроз цев. Одређивање Маховог броја у функцији површине попречног пресека цеви је основа компресибилног струјања гаса.
Одређивање бројних вредности Маховог броја, у струјном пољу око аеротела, може се реализовати прорачунским методама и мерењем. Мерење може бити у аеротунелу и у лету. У лету може бити у функцији испитивања и стандардно у функцији сталног информисања пилота о режиму летаавиона. Овај други случај је важнији и он је обрађен у овом поглављу.
Аналитичко одређивање Маховог броја у струјном пољу у цеви
Анализа услова за постизање надзвучног струјања невискозног, стишљивог флуида у цеви се може извршити помоћу једначине континуитета или помоћу једначине енергије (Бернулијева једначина). Једначина континуитета, или једначина одржања масе има облик:[11]
Брзина и Махов број су повезани по дефиницији и када се изврши замена, једначина континуитета добија облик:
Где је:
— брзина звука
— гасна константа
Пошто је:
За изентрописко струјање гаса је важећа једнакост:
Где је:
— тотални притисак
— тотална температура
За инзетропски процес у гасу важи релација:
Ова једначина омогућава прорачун Маховог броја за било који невискозни, компресибилни гас, у било коме пресеку цеви познате површине.[12]
Претходна општа једначина, за проток гаса, може се конкретизовати за проток одређене масе ваздуха и изгледа:[13]
Где су:
Индекс „0” се односи на ниво мора стандард атмосфере
— однос температура
— однос притисака
Ова једначина обезбеђује прорачун бројне вредности Маховог броја у сваком пресеку струјне цеви с ваздухом.
При надзвучном струјању је гранични случај, када је M = 1. Тада се добија најмања површина попречног пресека цеви. Са смањењем Маховог броја се повећава попречни пресек цеви, а исто тако и с повећањем од вредности M = 1. То је илустровано на слици (десно), а и поклапа се с објашњењем за млазнике аеротунела за велике брзине.
Аналитичко одређивање Маховог броја у струјном пољу око аеротела
Брзине струјања ваздуха, пре и после линије ударног таласа се састоје из својих компонената:
Веза угла косог ударног таласа ψ и угла нагиба странице аеротела θ, с компонентама брзина је:[14]
Елиминацијом компоненте v, из претходне једначине и користећи једначину континуитета добија се:
Тригонометријска веза између θ, ψ и M1 је:
Користећи тригонометријску везу:
добија се израз за одређивање бројне вредности Маховог броја око аеротела.[15]
Веза између угла и Маховог броја, непоремећене струје, замењена у претходном изразу, даје могућност за прорачун параметара Маховог броја ваздушне струје у околини аеротела, за случај γ = 1,4:
За гранични случај, када су брзина тела и звука изједначени, успоставља се нормални ударни талас. Заменом вредности за тај конкретан случај, добија се одговарајућа једначина за прорачун бројне вредности Маховог броја око аеротела, иза нормалног ударног таласа, за γ = 1,4:[16]
Мерење Маховог броја, за авион у лету
Систем за мерење Маховог броја лета авиона се састоји из Пито цеви (давача) и показивача бројне вредности. Показивач може бити инструмент, махметар и дигитални на екрану (дисплеју) за податке лета. Пито цев служи као давач укупног и статичког притиска. На основу којих се одреди Махов број и пренесе у кабину пилота, на показивач. На основу физикалности струјања је одређен алгоритам обраде измереног укупног и статичког притиска и прорачун Маховог броја лета.
Када је Пито цев у надзвучној ваздушној струји, испред ње се формира одвојени, чеони ударни талас.[17]
Непосредно испред предњег отвора Пито цеви чеони ударни талас је ефекта нормалног таласа, иза кога је подзвучно струјање. Поље испред ударног таласа се може нумерисати са „1”, а иза са „2”. Оба струјања су изентропска, све до отвора, уласка у цев, који служи за мерење укупног притиска.
Задатак се своди на одређивање односа између укупног и статичког притиска непоремећене ваздушне струје. При нормалној загрејаности ваздуха је γ=1,4.
Однос статичког притиска испред и иза нормалног ударног таласа је дефинисан с познатом релацијом:
Подаци, које Пито цев узима о нивоу укупног притиска и о статичком, непоремећене струје, су од интереса за прорачун Маховог броја испред и иза нормалног ударног таласа, по формули:
Из три опште, последње релације произилази веза Маховог броја лета и односа притиска:
Ово је једначина Рајлијаенгл.Baron Rayleigh, за Пито цев. За вредност γ=1,4, за ваздух има изглед:[18]
На основу измерених притисака pt и p1, на основу направљеног алгоритма се по овој формули срачуна Махов број лета, а добијени резултат се преноси на показивач у кабини пилота.[19]
^Hidrodinamika, IV izdanje, pp. 1, Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu, 2005.g., Svetislav M Čantrak
^„Dimensional Analysis and Similarity” (на језику: (језик: енглески)). Архивирано из оригинала 14. 04. 2018. г. Приступљено 24. 04. 2018. „Dimensional Analysis and Similarity”CS1 одржавање: Непрепознат језик (веза)
^„Mach number – M” (на језику: (језик: енглески)). nasa. Приступљено 24. 04. 2018. „Mach number – M”CS1 одржавање: Непрепознат језик (веза)
^„Mach Number – nasa” (на језику: (језик: енглески)). grc.nasa. Архивирано из оригинала 10. 04. 2006. г. Приступљено 24. 04. 2018. „Mach Number – nasa”CS1 одржавање: Непрепознат језик (веза)
^„isentropic flow” (на језику: (језик: енглески)). nasa. Приступљено 24. 04. 2018. „isentropic flow”CS1 одржавање: Непрепознат језик (веза)
^„Flow mass”. Grc.nasa.gov. 21. 8. 2009. Архивирано из оригинала 24. 02. 2013. г. Приступљено 22. 3. 2013.
Artikel ini sebatang kara, artinya tidak ada artikel lain yang memiliki pranala balik ke halaman ini.Bantulah menambah pranala ke artikel ini dari artikel yang berhubungan atau coba peralatan pencari pranala.Tag ini diberikan pada Oktober 2022. Kotak A dan B memiliki warna abu-abu yang sama. Ilusi bayangan papan catur adalah sebuah ilusi optis yang dipublikasi oleh Edward H. Adelson, Profesor dari ilmu pengetahuan penglihatan di MIT pada 1995.[1] Gambaran Dalam gambar, terdapat sebuah...
Artikel ini sebatang kara, artinya tidak ada artikel lain yang memiliki pranala balik ke halaman ini.Bantulah menambah pranala ke artikel ini dari artikel yang berhubungan atau coba peralatan pencari pranala.Tag ini diberikan pada Januari 2023. Son Se-hwanInformasi pribadiTanggal lahir 29 Juli 1995 (umur 28)Tempat lahir Korea SelatanPosisi bermain BekKarier senior*Tahun Tim Tampil (Gol)2014-2016 Tokushima Vortis * Penampilan dan gol di klub senior hanya dihitung dari liga domestik Son Se...
Butt Hole Road Archers Way (2009–sekarang) Wisatawan yang sedang berpose di penanda jalan lamaPanjang 380 ft[1] (120 m)Lokasi Conisbrough, Doncaster, South Yorkshire, InggrisKode pos DN12 3BNKoordinat 53°29′05″N 1°12′41″W / 53.484691°N 1.211447°W / 53.484691; -1.211447Koordinat: 53°29′05″N 1°12′41″W / 53.484691°N 1.211447°W / 53.484691; -1.211447Ujung selatan Jalan buntu di selatan Ravens WalkUjung uta...
Untuk kegunaan lain, lihat Marsupium. Bathyporeia elegans dengan telur di dalam marsupiumnya Marsupium atau kantong pengeraman, adalah fitur karakteristik dari Peracarida, termasuk ordo Amphipoda, Isopoda dan Cumacea.[1][2] Kantong pengeraman merupakan ruang telur yang dibentuk oleh oostegit, yaitu embel-embel yang terlampir pada koksa (segmen pertama) dari pereiopoda pertama. Betina meletakkan telurnya langsung di kantong pengeraman, dan hewan muda akan berkembang di sana, me...
Reduced fitness as a result of inbreeding Inbreeding depression in Delphinium nelsonii. A. Overall fitness of progeny cohorts and the B. progeny lifespan were all lower when progeny were the result of crosses with pollen taken close to a receptor plant.[1] Inbreeding depression is the reduced biological fitness that has the potential to result from inbreeding (the breeding of related individuals). The loss of genetic diversity that is seen due to inbreeding, results from small populat...
الإدارة البريدية للأمم المتحدة الإدارة البريدية للأمم المتحدة مكتب بريد مزدحم للأمم المتحدة في مقر الأمم المتحدة بمدينة نيويورك المقر الرئيسي مقر الأمم المتحدة[1][2] تاريخ التأسيس 16 نوفمبر 1950؛ منذ 73 سنة (1950-11-16) المنظمة الأم الأمم المتحدة الموقع الرس...
Lenin Rajendranലെനിൻ രാജേന്ദ്രൻLahir1951Trivandrum, Kerala, IndiaMeninggal14 Januari 2019 (umur 67)Chennai, Tamil Nadu, IndiaNama lainRajendranPekerjaanSutradara, Penulis skenarioTahun aktif1981–2019Anak2 Lenin Rajendran (bahasa Malayalam: ലെനിൻ രാജേന്ദ്രൻ) adalah seorang penulis naskah dan sutradara film asal India yang berkarya di perfilman Malayalam. Dia menjabat sebagai ketua di Korporasi Pengembangan Film N...
American scholar, lecturer, critic, curator, art and fashion historian For other people named Richard Martin, see Richard Martin (disambiguation). Richard Martin in 1996 Richard Martin (1947 – 1999) was an American scholar, lecturer, critic and curator, and a leading art and fashion historian. At the time of his death he was curator of the Costume Institute at the Metropolitan Museum of Art, creating many critically acclaimed exhibitions and contributing widely towards publications on the s...
Identifiers for a radio operator or station Amateur radio The International Symbol of Amateur Radio Antenna theory Automatic Link Establishment Automatic Packet Reporting System Call signs Amateur radio operator Contesting Direction finding DX communication DX-pedition Emergency communications Frequency allocations Hamfest High speed multimedia High-speed telegraphy Homebrew Internet Radio Linking Project Maritime mobile Morse code Operating awards Packet radio Portable operation QRP operatio...
Pour les articles homonymes, voir paillasse. Paillasse fixe d'un laboratoire de chimie analytique. Le plan de travail est vitré. Caisson technique central ou pont d'énergie équipé d'une rampe de prises électriques, de deux bénitiers (avec robinets à eau de ville) ; armoires basses de sécurité avec serrure pour produits inflammables (jaunes) ou corrosifs, caisson mobile[1]. Une paillasse de laboratoire[2] ou une table de manipulation désigne un plan de travail dont le revêteme...
American businessman (born 1953) For the American television producer, see Howard Schultz (producer). Howard SchultzSchultz in 2019Born (1953-07-19) July 19, 1953 (age 70)Brooklyn, New York, U.S.EducationNorthern Michigan University (BA)OccupationsBusinessmanauthorKnown forLeadership of Starbucks and co-ownership of Seattle SuperSonicsTerm1986–20002008–20172022–2023 (as interim CEO)PredecessorJim Donald (second term)Kevin Johnson (third term)SuccessorOrin C. Smith (first term)...
Lord Bloomfield sedang memegang Pundi-Pundi Pribadi di KoronasiGeorge IV. Penjaga Pundi-Pundi Pribadi (bahasa Inggris: Keeper of the Privy Purse) atau Bendahara Raja/Ratu (atau Menteri Keuangan untuk Raja) bertanggung jawab untuk pengurusan keuangan Rumah Tangga Kerajaan Penguasa Berdaulat Britania Raya. Ia dibantu oleh Deputi Bendahara untuk Raja/Ratu untuk mengurusi Sovereign Grant. Ia juga dibantu oleh Deputi Penjaga Pundi-Pundi Pribadi untuk perhatian semi-pribadi, seperti Royal Phila...
American singer (born 1967) For the album, see Toni Braxton (album). Toni BraxtonBraxton in 2015BornToni Michele Braxton[1] (1967-10-07) October 7, 1967 (age 56)Severn, Maryland, U.S.OccupationsSingersongwriteractresstelevision personalityYears active1989–presentSpouse Keri Lewis (m. 2001; div. 2013)PartnerBirdman (2016–2022)Children2Relatives Traci Braxton (sister) Towanda Braxton (sister) Trina Braxton (sister) Tamar ...
Clerical political conception within the Catholic Church Not to be confused with Montanism. An image of Pope Alexander I. Ultramontane Catholics emphasized the authority of the pope over temporal affairs of civil governments as well as the spiritual affairs of the Church. Ultramontanism is a clerical political conception within the Catholic Church that places strong emphasis on the prerogatives and powers of the Pope. It contrasts with Gallicanism, the belief that popular civil authority—of...
Lucien Van ImpeNazionalità Belgio Ciclismo SpecialitàStrada Termine carriera15 ottobre 1987 - ciclista CarrieraSquadre di club 1969-1974 Sonolor1975-1976 Gitane1977 Lejeune-BP1978 C & A1979 KAS1980Marc1981Boston1982-1984 Metauro Mobili1985 Santini1986 Dormilón1987Sigma Nazionale 1972-1984 Belgio Carriera da allenatore 1992Varta2005 MrBookmaker.com2006-2007 Unibet.com2008-2011 Verandas Willems2012 Accent.Jobs Modifi...
Object which stores memory addresses in a computer program For other uses, see Pointer (disambiguation). This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed.Find sources: Pointer computer programming – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (April 2018) (Learn how and when to remove this message) I do consider assig...
هذه المقالة بحاجة لصندوق معلومات. فضلًا ساعد في تحسين هذه المقالة بإضافة صندوق معلومات مخصص إليها. يفتقر محتوى هذه المقالة إلى الاستشهاد بمصادر. فضلاً، ساهم في تطوير هذه المقالة من خلال إضافة مصادر موثوق بها. أي معلومات غير موثقة يمكن التشكيك بها وإزالتها. (يناير 2022) احتراق ...
Pour les articles homonymes, voir Meije. La Meije La Meije vue du nord, avec le Grand Pic au premier plan Géographie Altitude 3 983 m, Grand pic de la Meije[1] Massif Massif des Écrins (Alpes) Coordonnées 45° 00′ 17″ nord, 6° 18′ 31″ est[1] Administration Pays France Régions Auvergne-Rhône-AlpesProvence-Alpes-Côte d'Azur Départements IsèreHautes-Alpes Ascension Première 16 août 1877 par E. Boileau de Castelnau avec P. Gaspard père ...