飛機與聲音的比賽

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


早期的飛機都是用螺旋槳作推進(jìn)器的,這種飛機可以達(dá)到每小時七百多公里的速度,比汽車要快得多?墒侨藗冞不滿足,聲音每秒可以“跑”340米,照這樣計算一小時就可以“跑”1200多公里,飛機能不能追上聲音呢?為了達(dá)到這一目的,人們設(shè)計了一種新式的飛機,這種飛機不用螺旋槳推進(jìn),而是靠向后噴射大量高壓氣體產(chǎn)生的反沖力向前飛行,這就是大家熟知的噴氣式飛機。第一架噴氣式飛機的速度一下子提高了很多,以后經(jīng)過不斷改進(jìn),竟可以達(dá)到每小時975公里。在這場人類同大自然的賽跑比賽中,看來飛機要超過聲音了。然而意想不到的慘事發(fā)生了。當(dāng)試飛的噴氣式飛機速度繼續(xù)增大時,突然發(fā)生了一陣?yán)坐Q般的巨響,一眨眼,正在飛行的飛機被炸得粉碎,好像撞上了一座大山似的。以后又連續(xù)發(fā)生了幾起類似的爆炸。飛機設(shè)計師、工程師和物理學(xué)家對這件怪事作了深入的調(diào)查研究,終于找到了兇手──空氣,是空氣墻把飛機撞碎了。

原來一切物體,包括飛機在內(nèi),在空氣中運動時,都會給前面的空氣以一定的壓力,使物體前面的空氣壓緊,形成一垛肉眼看不見的“墻壁”。物體運動速度越大,這垛“墻”越堅固(密度增大)。

如此說來,人人都得擔(dān)心碰上這垛墻了。絕不是!因為空氣墻總是以聲音的速度往前跑的,只要在低于聲音的速度范圍內(nèi)運動,就不可能追上它,以致碰上它。只是對于一架想要超音速飛行的飛機或其他物體來講,那就勢必要碰上空氣墻,發(fā)生前面的那些慘案。人們把空氣的這種作用稱為聲障。科學(xué)家還發(fā)現(xiàn),由于飛機周圍的氣流不均勻,因此在飛機速度還未超越聲速時,也可能會撞得粉碎。

那么能不能克服聲障呢?難道人類制造的飛機永遠(yuǎn)甘心落后于聲音?不,科學(xué)家找到一種辦法,把飛機的外形改一下,使機身做成紡錘狀的,兩頭尖、中間粗,再把飛機的兩只翅膀盡量朝后掠,飛機就可以順利地穿過空氣墻了。

今天,一些先進(jìn)的噴氣式飛機的速度已達(dá)到了聲速的兩倍,甚至三倍于聲速的程度。在這場與聲音賽跑的競賽中,人顯然是優(yōu)勝者。


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