Top 5 Sonic Booms Caught on Video
Als je een raket wilt bouwen met een gedurfd nieuw ontwerp, moet je de structurele integriteit ervan testen zonder een motor te installeren. Je hebt geen windtunnel, maar je bent niet klaar om toe te geven. Je denkt bij jezelf: "Wat is vliegen zonder voortstuwing?" Vervolgens beantwoord je je eigen vraag: "Vallen." Simpel gezegd, de gemakkelijkste manier om te vliegen zonder te lanceren is om te kelderen. Neem een prototype van heel hoog, laat het vallen en je krijgt een idee van zijn prestaties op snelheid.
'S Werelds belangrijkste beoefenaar van de kunst van het laten vallen van precisie is het Japan Aerospace Exploration Agency, of JAXA, dat in feite de Japanse versie van NASA is. Het bureau probeert een praktisch supersonisch vliegtuig te bouwen, wat niet eenvoudig is. Soortgelijke inspanningen in het verleden creëerden middelmatige producten, het meest beroemde product van de Concorde.
De Concorde werd geplaagd door problemen waardoor andere vliegtuigen niet hetzelfde ontwerp konden gebruiken voor hun eigen vaartuig. Een van de grootste problemen was overtollige ruis. De term "geluidsgiek" is geen verkeerde benaming - het doorbreken van de geluidsbarrière is een waanzinnig hard fenomeen. Fabrikanten moesten het vliegtuig ontwerpen om te voorkomen dat passagiershoofden exploderen en lijnvliegtuigen konden het vliegtuig niet over land vliegen aangezien geen mens op de grond aan dergelijke destructief harde geluiden onderworpen wil worden. Het doel van JAXA is om een stiller supersonisch passagiersvliegtuig te creëren. En het test het uit door valtesten met een experimenteel model in Zweden.
Hoe werkt dat in vredesnaam? Kort gezegd tilt een ballon het onbemande modelvlak op - het Silent SuperSonic-conceptmodel van JAXA op ongeveer 30 km in de lucht en laat het gewoon vallen. Sensoren die aan het vliegtuig zijn bevestigd, meten de schokgolven wanneer het vliegtuig snelheden nadert tot Mach 1.39 in vrije val.
De fysica van een supersonische vrije val is niet zo heel anders dan een object dat sneller beweegt dan geluid op een horizontaal vlak. Lucht wordt krachtig gecomprimeerd voor het vlak, waardoor een golf van hoge druk in alle richtingen wegvloeit. Deze schokgolf begint zich door de lucht voort te planten, maar wordt zwakker naarmate hij verder beweegt en een gezonde golf wordt in het proces. Dit is de luide explosie die we horen en noemen een sonische boem.
Om te begrijpen wat er zo speciaal is aan een supersonische vrije val, moeten we nauwkeuriger kijken naar waar Mach-nummers precies naar verwijzen: de verhouding tussen de snelheid van het object en de geluidssnelheid op een bepaalde plaats. En de snelheid van het geluid is onderhevig aan veranderingen in temperatuur en druk - op hogere hoogten neemt de snelheid van het geluid af, dus een object hoeft niet noodzakelijkerwijs dezelfde snelheid te nemen om Mach 1 een dozijn mijlen in de lucht te bereiken doet op zeeniveau. (De snelheid van geluid op zeeniveau is ongeveer 760 mijl per uur).
Bovendien is Mach 1 een zeer onstabiele omgeving vanwege de schokgolf veroorzaakt door het doorbreken van de geluidsbarrière. Zelfs kleine bewegingen kunnen zeer krachtige fysieke effecten op het object hebben. De slechtste plek om te zijn is eigenlijk tussen Mach 0.9 en 1.2.
Dus als een object in vrije val op supersonische snelheden beweegt, bevindt het zich in de ongewone positie van sneller versnellen terwijl het Mach-nummer in een langzamer tempo toeneemt. Er wordt meer tijd doorgebracht in de onstabiele Mach-zone dan wanneer deze zich in een horizontaal vlak zou bewegen. De meeste vliegtuigen zijn ontworpen om voorbij Mach 1 te komen en zo snel mogelijk een veilige zone te betreden. Je kunt zoiets niet testen in een gratis herfstexperiment.
De snelheid komt ook ten goede vanwege de weerstand. Dit is wat er gebeurde in waarschijnlijk de meest bekende instantie van een object dat sneller dan geluid beweegt door middel van zwaartekracht: de sprong van Felix Baumgartner in 2012 vanaf ongeveer 23 mijl in de lucht, om de eerste luchtduiker te worden die de geluidsbarrière breekt zonder het gebruik van een vliegtuig. Toen Baumgartner naar de aarde viel, stopte hij uiteindelijk met versnellen vanwege de botsing met luchtmoleculen, en creëerde hij 'weerstandskracht' die zich opbouwde als luchtweerstand totdat deze gelijk werd en tegengesteld aan de zwaartekracht. Op dit punt had Baumgartner een maximale snelheid bereikt.
Terwijl de meeste objecten die de eindsnelheid bereiken gewoon op constante snelheid blijven, begon Baumgartner eigenlijk te vertragen, omdat de omringende atmosfeer dikker en dikker wordt naarmate een voorwerp in de vrije val naar beneden beweegt. Dus de eindsnelheid begint te verminderen - wat betekent dat Baumgartner ook begon te vertragen. Hetzelfde zou waarschijnlijk gebeuren met een van de Silent SuperSonic Concept-modelvliegtuigen die JAXA aan het testen is.
Wetenschap is, net als de meeste andere dingen in het leven, koeler wanneer het sneller is.
Een $ 50 Miljoen Race is aan de gang om de Amerikaanse stad van de toekomst te bouwen
De "Smart City Challenge zal $ 40 miljoen toekennen aan middelgrote steden die" gedurfde, op gegevens gebaseerde ideeën kunnen implementeren door vervoer veiliger, gemakkelijker en betrouwbaarder te maken. "
NASA's nieuwste X-vliegtuig wordt een stillere supersonische jet
Met het nieuwste X-Plane-concept denkt NASA dat het wellicht de oplossing heeft gevonden voor het oorverdovende geluid veroorzaakt door supersonische jets zoals de Concorde. Het bureau heeft vandaag aangekondigd dat het een contract heeft gegund aan Lockheed Martin voor het voorlopige ontwerp van een "low-boom" -vliegtuig. De aankondiging maakt deel uit van de opstanding ...
Een experiment met een proton en Muon zorgt ervoor dat fysica faalt
Natuurkunde is krankzinnig en volgt niet altijd de wetten die we in de afgelopen duizenden jaren van opgebouwde observatie en analyse hebben geformuleerd. Voorbeeld: een nieuwe studie die vandaag in Science is gepubliceerd en die illustreert hoe de grootte van de straal van protonen, bepaald door zijn interacties met andere, kleinere deeltjes, ...