Скорость, выраженная в махах, является безразмерной величиной, обозначающей отношение скорости объекта к скорости звука в среде, в которой он движется. Эта величина названа в честь австрийского физика и философа Эрнста Маха. Под 'числом Маха' мы подразумеваем, насколько скорость какого-либо объекта превышает или соответствует скорости звука.
Определение скорости в 1 Мах
Скорость звука варьируется в зависимости от температуры и состава среды, через которую проходит звуковая волна. В сухом воздухе при температуре 20°C скорость звука составляет примерно 343 метра в секунду (или 1235.5 километров в час). Это значение и принимается условно за 1 Мах при стандартных условиях на уровне моря на Земле.
Скалярное выражение для числа Маха может быть дано формулой:
$$ M = \frac{v}{a} $$
где:
- ( v ) — скорость объекта;
- ( a ) — скорость звука в среде.
Влияние условий среды
Скорость звука, а следовательно, и скорость в 1 Мах, может изменяться в зависимости от температуры и давления воздуха. Например, на высоте 11 км (стратосфера) скорость звука снижается до около 295 м/с из-за более низкой температуры.
Применение понятия числа Маха
Число Маха помогает классифицировать полеты: субсонические (M < 1), транссонические (M ≈ 1), сверхзвуковые (1 < M < 5) и гиперзвуковые (M ≥ 5). В индустрии транспортировки и авиации используют это понятие для проектирования и экспериментирования над высокоскоростными летательными аппаратами.
Ключевые понятия: число Маха, скорость звука, физические условия.
Категория: Физика
Теги: аэродинамика, скорость звука, единицы измерения