تبلیغات
آموزش فیزیک در فیزیک یار(گروه آموزشی کیان دانش) - دیوار صوتی
 
آموزش فیزیک در فیزیک یار(گروه آموزشی کیان دانش)
آموزش رایگان برای همه
درباره وبلاگ


در این سایت ، فیلم ، انیمیشن، نمونه سئوال امتحانی به منظور کمک به یادگیری مفهومی این درس قرار داده خواهد شد.امید است این سایت زمینه علاقمندی دانش آموزان به این علم را فراهم سازد.
مدرس حسن حبیبی مدرس ریاضی و فیزیک شهر زنجان
09125423467
تلگرام fizikyar2@
کیان دانشkiyandanesh@
habibieducation@gmail.com

مدیر وبلاگ : حسن حبیبی
نویسندگان
جمعه 25 بهمن 1392 :: نویسنده : حسن حبیبی
در هوانوردی، دیوار صوتی(به انگلیسی: sound barrier) نقطه‌ای است که متحرک اگر بخواهد به مافوق صوت برسد باید از آن عبور کند. و اولین بار در دهه ۱۹۵۰ دیوارهای صوتی شکسته شدند.  شکسته‌شدن دیوار صوتی همراه با صدایی بلند است.


[http://www.aparat.com/v/jDAfn]


تغییر ناگهانی صدای بوق ماشین یا صدای آهنگی که از ماشین در حال عبور (به عنوان منبع) از کنار شما (ناظر) به گوش می رسد، توسط کریستین دوپلر در سال 1842 مطرح شد. اثر دوپلر عبارت است از:

جابه جایی و شیفت در فرکانس و طول موج امواجی که از منبع متحرک نسبت به محیط، سرچشمه می گیرند.

فرکانس دریافتی (´f) توسط رابطه زیر به فرکانس واقعی منبع مربوط می شود؛ سرعت منبع (vs)، سرعت ناظر (vo) و سرعت موج (v) در محیط با رابطه زیر داده می شود:

اثر دوپلر و دیوار صوتی

انتخاب علامت (+) یا (-) طبق قرارداد به این صورت است که اگر منبع و ناظر به سمت هم حرکت کنند، فرکانس دریافتی(´f) بزرگ تر از فرکانس واقعی (f0) است و اگر منبع و ناظر از هم دور شوند، فرکانس دریافتی (´f) از فرکانس واقعی (f0) کوچک تر خواهد بود.

اگرچه این رابطه ابتدا برای امواج صوتی به کاربرده شد؛ اما برای تمام امواج از جمله نور (و دیگر امواج الکترومغناطیسی) صادق است. اثر دوپلر برای نور معمولا بر اساس تغییر رنگ ها نسبت به فرکانس توصیف می شود. به عنوان مثال، شیفت قرمز  نور برای کهکشان های دور دست ثابت می کند که جهان در حال انبساط است.

 

منبع صوتی ساکن:

تصویر متحرک زیر، منبع صوتی ساکنی را نشان می دهد. امواج صوتی با فرکانس ثابت f0 تولید می شوند و جبهه های موج به طور متقارن در اطراف منبع با سرعت ثابت v انتشار می یابند که همان سرعت صوت در محیط است. فاصله بین جبهه های موج، طول موج است و تمام ناظرها فرکانس یکسانی را خواهند شنید که با فرکانس واقعی منبع، یکی است.

اثر دوپلر و دیوار صوتی

برای نشان دادن این که چگونه امواج دایره ای می توانند تولید شوند (بر حسب حرکت موجی و ذره ای) این جا را ببینید.

 

منبع متحرک با صوتV > منبعV (عدد ماخ 0.7):

در تصویر متحرک زیر، همان منبع صوتی، امواج صوتی را با فرکانس ثابت در همان محیط منتشر می کند؛ با این فرق که اکنون با سرعت vs = 0.7 v  (عدد ماخ 0.7) به سمت راست حرکت می کند.

اثر دوپلر و دیوار صوتی

جبهه های موج با همان فرکانس قبل تولید می شوند. با این وجود، زمانی که منبع حرکت می کند، مرکز هر جبهه موج جدید اندکی به سمت راست حرکت می کند. در نتیجه، جبهه های موج در سمت راست (در جلوی منبع صوت) به هم فشرده می شوند و در سمت چپ (پشت منبع صوت) از هم دور می شوند. ناظر در جلوی منبع، فرکانس بالاتر f ´ > f0  و پشت منبع،فرکانس پایین تر f ´< f0 را می شنود.

اثر دوپلر و دیوار صوتی

منبع متحرک با سرعت صوتV = منبعV (عدد ماخ 1، شکستن سد صوتی):

حال منبع صوتی با سرعت صوت حرکت می کند. سرعت صوت در هوا و در سطح دریا حدود 340 m/s یا حدود 750  مایل در هر ساعت است. اکنون جبهه های موج همگی در جلوی منبع در همان نقطه جمع می شوند. در نتیجه، تا وقتی که منبع نرسیده است، برای ناظر در جلوی منبع، چیزی آشکار نخواهد بود. جبهه فشار به دلیل جمع شدن تمام جبهه های موج کاملا شدید خواهد بود (یک موج ضربه ای)، و هنگامی که دیواره فشار  عبور می کند، به صورت زیر و بم دریافت نخواهد شد، بلکه به صورت "گرومپ" مانندی شنیده خواهد شد.

اثر دوپلر و دیوار صوتی

شکل بالا گلوله ای را نشان می دهد که با M=1.01 حرکت می کند. می توانید جبهه موج ضربه ای را در  جلوی نقطه ببینید.

 
 
 
 
اثر دوپلر و دیوار صوتی
اثر دوپلر و دیوار صوتی

        خلبان های جتی که در M=1 حرکت می کنند، گزارش می کنند که "دیوار" یا "سد" محسوسی وجود دارد که بایستی قبل از رسیدن به سرعت های مافوق صوت سوراخ شوند. این "دیوار" به دلیل شدت جبهه فشار است و پرواز کردن در این جبهه فشار، یک سواری آشفته و جهنده ای تولید خواهد کرد.

 

 

چاک ایگر اولین کسی بود که هنگام پرواز سریع تر از سرعت صوت در 14 اکتبر 1974 با هواپیمای موشکی X-1 دیوار صوتی را شکست.

 

منبع متحرک با صوتV  < منبعV(عدد ماخ 1.4 – مافوق صوت):

اکنون منبع صوت از سد سرعت صوتی عبور کرده است و با سرعت 1.4 برابر سرعت صوت (عدد ماخ 1.4) در حال حرکت است. از آن جایی که منبع با سرعت بیش تر از امواج صوتی که ایجاد می کند، حرکت می کند، واقعا از جبهه موج خود سبقت می گیرد. قبل از این که ناظر صدایی تولید شده توسط منبع را بشنود، منبع صوت از کنار ناظر ساکن رد می شود.

اثر دوپلر و دیوار صوتی

به تشکیل مخروط ماخ در این شکل دقت کنید؛ زاویه این مخروط به سرعت منبع نسبت به سرعت صوت بستگی دارد. این جبهه فشار قوی در مخروط ماخ است که باعث موج ضربه ای موسوم به "صدای شکستن دیوار صوتی" هنگام گذشتن هواپیما از بالای سر ناظر می شود. موج ضربه با سرعت صوتی v پیش روی می کند و چون از ترکیب تمام جاثر دوپلر و دیوار صوتیبهه موج ها، تشکیل یافته است، صدای شنیده شده توسط ناظر، کاملا زیاد خواهد بود. یک هواپیمای مافوق صوت معمولا دو صدای شکست دیوار صوتی تولید می کند؛ یکی از دماغه هواپیما و دیگری از دم آن؛ که به صدای بلند دوگانه منجر می شود.

 شکل روبرو، گلوله ای را با عدد ماخ 2.45  نشان می دهد. مخروط ماخ و جبهه موج

 ضربه کاملا محسوسند.

 

 

جبهه موج ایجاد شده توسط T-38 تالون، یک توربو جت دو موتوره با قابلیت پرواز در ارتفاع بالا و مافوق صوت

 

 

اثر دوپلر و دیوار صوتی

شکست دیوار صوتی توسط گروه TRUST-SSC ؛ رکورد سرعت فرود و دیوار صوتی روی زمین توسط این گروه شکسته شد.
اثر دوپلر و دیوار صوتی


مرکز یادگیری سایت تبیان

تهیه و تنظیم: خدیجه آلچالانلو





نوع مطلب : فیزیک پیش دانشگاهی، موج و نوسان، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
یکشنبه 27 آبان 1397 08:07 ب.ظ
I don't even understand how I ended up right here, but I assumed this publish was good.
I don't recognise who you might be however certainly you're going to a well-known blogger if you
are not already. Cheers!
جمعه 25 آبان 1397 01:05 ب.ظ
It is perfect time to make a few plans for the long run and it is time to be happy.
I have read this publish and if I may I want to recommend you
few attention-grabbing issues or suggestions. Perhaps you
can write next articles referring to this article. I wish to read even more things approximately it!
شنبه 19 آبان 1397 09:34 ب.ظ
My partner and I stumbled over here different website and thought I may as well check things
out. I like what I see so i am just following you. Look forward to looking into your web page
repeatedly.
شنبه 19 آبان 1397 07:15 ب.ظ
Hi to every one, the contents present at this site are truly awesome
for people experience, well, keep up the good work fellows.
دوشنبه 30 آذر 1394 03:54 ب.ظ
سلام می خواستم ببینم آیا می شه سیستمی رو طراحی کرد که موج صدا بتونیم رو هوا مشاهده کنیم (روی اسیلسکوپ نه منظورم رو هوا دیدنه)
و دوم اینکه آیا می شه سیستمی رو ساخت که جلوی موج صدا رو گرفت مثلا پنجره ها رو باز بذاریم و صدای ماشین ها و موتور و .. از بیرون به داخل نیاد
یکشنبه 28 دی 1393 02:58 ب.ظ
سلام
انشا الله خود خدا یه جاهایی براتون جبران که که باورتون نشه
خدا پشت و پناهتون
حسن حبیبی
با تشکر از لطفتان. موفق باشید.
جمعه 24 مرداد 1393 02:29 ق.ظ
سلام... نمیدونم چطور تشکر کنم" من رشته انسانی هستم و میخوام امسال کنکور تجربی شرکت کنم.. خدارو شکر میکنم که من رو با شما آشنا کرد" ومن با فیزیک آشتی کردم.. فقط کاش میشد یکنفر هم به خوبی شما ریاضی تجربی رو آموزش میداد.. بههر حال دعا گویتان هستم..
حسن حبیبی
با تشکر از محبت شما. امیدوارم در کنکور موفق باشید.
سه شنبه 29 بهمن 1392 01:50 ق.ظ
سلام علیکم
خسته نباشین من از آموزش های شما در آپارات استفاده کردم واقعا عالی بودن نواسنتم هم استفاده کنم و هم
قدر دانی نکرده باشم! واقعا دستتون درد نکنه بدون هیج چشم داشتی رایگان این خدمت را به دانش آموزان ایران زمین میدهید. امیدوارم در آینده لطف شما را فراموش نکنم.
باتشکر فراوان
حسن حبیبی
ممنون از اظهار لطف و محبتتان. قدر شناسی شما ما را در ادامه حدمت رسانی دلگرمتر می کند. با تشکر.
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر


آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :