القائمة الرئيسية

الصفحات

آخر المواضيع

كيف تعمل ظاهرة الطفرة الصوتية المذهلة ؟ Sonic Boom

كانت البشرية ولا زالت مهووسة بالسرعة على مدى السباق التاريخي ، إنهم يكتشفون أساليب جديدة للسفر بسرعات جنونية  مما نتج عنه إلى إختراعات عديدة بما في ذلك الطائرات التي تفوق سرعة الصوت.



Sonic Boom


بعد وقت طويل والعديد من المحاولات نجحت أولى رحلات الطيران ، وبعد إدخال التحسينات على التصاميم  سمحت للطيار الأمريكي تشاك ييغر في سنة 1946 إلى اختبار سرعة هذه الطائرة والذي استطاع السفر بها بسرعة 428 م / ث أي 1127 كم/ساعة ، و بذلك يكسر حاجز الصوت ويصبح أول شخص يسافر بسرعة تفوق الصوت.

عندما يسافر جسم ما أسرع من سرعة الصوت ، فإنه ينتج موجاتٍ تصادميية تسمى  Sonic Boom وتكون مرفقة معها بصوت عال يمكن سماعه على أنه رعد ويسمى ذلك باختراق حاجز الصوت .


لكن كيف يتم إنشاء هذه الموجات التصادمية Sonic Boom؟



لفهم هذه الظاهرة بشكل أفضل دعنا نضرب المثال التالي لتقريب هذه الفكرة لـك ، هل لا حظت أنه بإلقاء حجرة في بركة ماء فما الذي نراه؟

سنلاحظ أن الحجر يقوم بإنشاء أمواج دائرية تنتقل في الماء بنفس السرعة ، ثم تتباطئ  إلى أن تختفي وتدعى هذه الموجات بالجبهات الموجية ويكون مصدر الصوت ثابت.
عندما تطير أي طائرة في السماء بسرعة متباطئة أقل من سرعة الصوت ، ستبقى هذه الموجات الصوتية محتواة في بينها وكلما تزداد سرعة تحرك الطائرة ، كلما تقترب هذه الموجات إلى بعضها أما إذا كانت سرعة الطائرة مساوية لسرعة الصوت 1225 كلم / سا ، فإنه لن تتصادم هذه الموجات الصوتية . 

ولكن  إذا سار الجسم بسرعة أكبر من من سرعة الصوت ، وبالتالي تتصادم هذه الموجات الصوتية مع بعضها البعض وبالتالي تضغط هذه الأمواج سوية أو تجبر نفسها على الإندماج في موجة صوتية واحدة ، لتشكل مخروط خلف الجسم يعرف بإسم ماخ "Mach 1" وتبلغ سرعتها تقريبا 1235 كم / ساعة.

طائرة ماخ 1


وهذا بالتأكيد ينتج عنه طاقة صوتية هائلة والذي يشبه صوت الرعد مما يسبب إزعاجا للبشر والحيونات . حسب دراسات أجراها علماء الفضاء في وكالة ناسا أن الطفرة الصوتية تحدث عندما يتفاعل الهواء مع السائل الموجود على الأجسام التي تفوق سرعتها سرعة الضوء ، وتلك القوة الناتجة عن هذه الأجسام تقوم بدفع جزيئات الهواء بعيدا خلال تحركها عبر الهواء ، وبالتالي تتشكل موجة صدمة صوتية .

 عند اقتراب الطائرة من المراقب في مكان معين على سطح الأرض ، فإنه لن يسمع هذا الصوت لأن سرعة الطائرة أسرع من سرعة الصوت لكن بعد عبورها منطقة المراقب ويكون بالقرب من المنطقة المخروطية ، حينها سيسمع صوت الدوي لهذا عديدا ما تحدث هذه الظاهرة أمامنا ، عندما نسمع صوت الدوي بعد أن تجتاز الطائرة المنطقة التي فيها.

كيف تعمل ظاهرة الطفرة الصوتية المذهلة ؟ Sonic Boom


ولإيجاد التباينات في ضغط  الهواء التي تسببه الطائرة التي تفوق سرعة الصوت. وبتجربة ملف الضغط الزائد ينتج عنه شكل يعرف باسم N-wave وتشتمل هذه موجة N على صوتين دويين : 

- الدوي الأول بسبب ضغطٍ ابتدائي ينشأ عند مقدمة الطائرة.
- أما الدوي الآخر عندما يمّر الذيل.


يتم إنشاء هذه الطفرة الصوتية بشكل مستمر لطالما الطائرة أسرع من سرعة الصوت ، وبالتالي يتشكل مسار ضيق على الأرض على طول مسار تحليق الطائرة وتعرف ب "سجادة ذراع الرافعة".


كيف يمكن أن يكون حجم الطفرة الصوتية؟


تتعلق الطفرة الصوتية بحجم ووزن الجسم أثناء التحليق بسرعة فوق الصوتية ، وتتأثر أذرع الإنتقال التطويل الصوتي وقوة الموجات الصدمة بسبب ضغط الموجات الصوتية بالسرعة والرياح ، وكذلك في درجة حرارة الهواء.


هل يمكن لهذه الطفرات الصوتية أن تسبب الضرر؟



 قد تتسبب الطفرات القوية في اهتزاز المباني التاريخية وذات الحالة السيئة وحدوث أضرار كبيرة على حسب ضغط الأمواج الصوتية ، التي تحدث بسبب سرعة الطائرة الأسرع من الصوت لكن المباني الحديثة التي في حالة جيدة ، يمكن أن تصمد دون حدوث أضرار.

كلما إزداد الضغط الزائد كلما ازدادت معها حدوث أضرار ، وقد توصل خبراء البناء أن المباني الذي يصل ضغطها إلى 11 psf لا تتأثر بهذه الموجات وهذا يبين أن الطفرات الصوتية تؤثر بحسب حالة هياكل المباني.


مستقبل الرحلات الأسرع من الصوت :


قامت وكالة ناسا بإبرام عقد مع شركة لوكهيد للملاحة الجوية بإجراء إختبار وتصميم للطائرة التجريبية الجديدة باسم X-plane ، تستطيع من خلاله الطيران مع الطفرة الصوتية بصورة هادئة ويمكن أن تكون الرحلة المقررة في عام 2021. 


المدون : بوقرة عبدالوهاب

هل اعجبك الموضوع :

تعليقات

محتويات