借助它人人都能做到突破音速?來看1000倍慢鏡頭下的甩鞭子

這是甩出去的鞭子在紋影鏡頭前的畫面,隨著鞭子頭部明顯的空氣波動(dòng),一聲清脆的鞭子聲立即響起。

將一小塊小石子投入平靜的湖面,隨即會(huì)產(chǎn)生一圈圈向外擴(kuò)散的同心波紋,而一個(gè)向前行駛的小船,則會(huì)使這些波紋向一側(cè)擠壓,產(chǎn)生三角形的錐面。

聲音也是如此,當(dāng)固定的音響發(fā)出聲音時(shí),他就像水中的波紋一樣持續(xù)向外傳播。但假如是一輛移動(dòng)的火車汽笛聲響,火車持續(xù)向同一個(gè)方向移動(dòng),此時(shí)聲源前方的波會(huì)聚攏,空氣被壓縮導(dǎo)致聲音的頻率增加

這也是遠(yuǎn)處的汽車越來越靠近你的時(shí)候,聲音會(huì)變得更高的原因,而當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的速度足夠快時(shí),聲波被壓縮到極致會(huì)在空氣中形成一道無形的屏障,也就是音障

此時(shí)如果物體達(dá)到超音速,在突破音障時(shí),被高度擠壓的空氣聚集大量能量集中爆發(fā),會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的爆炸聲,于是就形成了音爆

在空中甩出的鞭子會(huì)發(fā)出啪啪聲的原因,也是產(chǎn)生了音爆現(xiàn)象,因?yàn)樵谙蚯八Ρ拮拥臅r(shí)候,鞭子中間會(huì)呈現(xiàn)彎曲的形態(tài)。隨著力量的傳遞,彎曲的地方會(huì)逐漸向前移動(dòng),并且速度不斷地增加。鞭子周圍的空氣被集中壓縮到頭部,最終在超音速的加持下產(chǎn)生音爆,并發(fā)出了聲響。

在這里超過聲音的速度是關(guān)鍵,那么軟軟的一根鞭子是怎么產(chǎn)生超音速的呢?

根據(jù)能量守恒定律,物體的總能量是保持不變的,既不會(huì)憑空產(chǎn)生也不會(huì)憑空消失,它只是從一種形式,轉(zhuǎn)化成了另一種形式,我們通過他的公式來進(jìn)行分析。

其中m為質(zhì)量,v是速度

結(jié)合鞭子由粗到細(xì)的形狀可以知道,隨著鞭子動(dòng)量的移動(dòng),他的質(zhì)量逐漸減小,相對應(yīng)的就是速度的不斷增大。

甚至可以說,如果鞭子頭部能夠做得無限小,那么他的速度就能達(dá)到無窮大。有人就通過計(jì)算得出,甩鞭子時(shí)鞭子頭部的速度能達(dá)到900米每秒,遠(yuǎn)超聲音的傳播速度,所以能產(chǎn)生音爆也就不足為奇了。

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