物体在空气中超过音速会产生音障,那么物体在水中超过音速会产生什么呢?

梦隐晨


只不过,这个问题就得先说说什么是音障了。然后咱们也得更加细致的说说超音速飞机是不是真的超过了音速。

是不是看W君这样写大家特别疑惑呢?

咱们先说下空气中的音障。

大家说音速的参考系是在飞行器-大气体系之外的参考系。也就是站的远远的看一架飞机相对于和这架飞机完全无关的飞行条件下的空气的音速比。当这个比值大于1的话,那么这架飞机就超过了音速。

至于音障是怎么产生的,咱们再复述一下吧:

最粗略的解释就是当飞机达到声音的速度的时候,所遇到的阻力就大幅度增加。甚至在很久以前,人们曾经有一点时间认为在空气中飞行的飞机是无法超越音速的。但随即就被射出的子弹能够超越音速的现象所打破认知。

这是当年空气动力学上的一个矛盾点和疑点。

后来通过不断的对超音速飞机的研究过程中发现了激波的特性,才得以利用激波代替机翼所产生的升力使飞机在空中飞行。

但问题来了,飞机真的超越了音速吗?其实并没有!

这就得看参考系了,如果测量飞机边上静止大气的音速,那么飞机的确超越了音速。但如果测量飞机前部被飞机压缩的空气音速,则飞机速度一定小于这一小团空气的音速。

当然了,如果空气是一种理想气体,那么飞机的速度可以飞到几乎无限。


为什么声速不可超越?其主要原因在于,“波”是物体中能传递最快的形式。

甚至固体本身的运动,我们也可以认为是一种波动行为。——施加力固体形产生波动,整个物体在波动下不断开始延展运动。

这里我们可以举个简单的例子,假如有一个AB两端长度为5200米的钢柱,在A短点施予一个足够大的使钢柱可以运动的力量,但是在B点则需要至少一秒后钢柱子的B点才会向受力方方向移动。

原因——钢传播声音(机械波)的速度是5200米/秒。


首先,水传播声音(机械波)的速度大约是1400米/秒,如果在水中想超越水传播声音的速度,则需要极大的能量使水压缩,进一步提高水内音速。但是由于水的不可压缩性会导致这个能量极大,而相对于空气来说那么就是太过于容易压缩所以并没有耗费“太大”的能量。


并且由于如果增加水的内能,那么水会相变。简单的说就蒸发为水蒸气。

如果在水中高速的运动,当能量足够大的时候,实际上还没有达到水内音速,水就会由于内能的增加而变为蒸气,形成——空泡。在“空泡”的包裹下这个物体的运动速度就有点超乎想象了。

俄罗斯有一种空泡鱼雷,实际上是利用额外的头部机构高速旋转产生的空泡。可以达到300节的水下速度,也就是差不多一秒154米。这实际上就又是一种音速了。

如果还不理解这个问题可以再继续查询一下螺旋桨空泡的概念。

实际上造成螺旋桨腐蚀的空泡激波也是超音速产生的,只不过这个150多米/秒的音速是——纯水气内的音速。

再深入讲就得扯到德布罗意了,估计大家也会真心的不爱听啦。


军武数据库


这个问题,我从侧面回答一下:水会消失!

通俗来说,物体速度超过音速,即会产生音障,就是说你的移动速度比你发出的声音还要快。(下面是突破音障的实际照片)。

音爆能量巨大,以昔日的超音速协和客机为例,16000米以两倍音速飞行的协和客机,突破音障产生的压力高达100帕,这个力大致约为对一块一平米的玻璃施加10公斤的力。因此不难解释,为什么经常有飞机震破建筑玻璃的报道了。

也可以把这个能量换算成声强,约133分贝。

市场上唯一的超音速协和客机,也因为这个破坏力和居高不下的运营成本,在2003年退出市场。


物体运行速度接近音速时,会有一股强大的阻力,使物体产生强烈的振荡,速度衰减。这一现象被俗称为音障(Sound Barrier)。
突破音障时,由于物体本身对空气的压缩无法迅速传播,逐渐在物体的迎风面积累而终形成激波面,在激波面上声学能量高度集中。这些能量传到人们耳朵里时,会让人感受到短暂而极其强烈的爆炸声,称为音爆(Sonic Boom)。

下面回到我们这个问题,声波在水中的传播速度比空气传播要高得多,大约是1450米每秒。比空气声速340要快4倍多。

也就是说我们的飞行物要达到5220km/h,与光速大约相差5个数量级。

假设全部的条件符合,物体这个速度在水下游泳时,水被挤压的体积根本无法排开!!!只能在瞬间产生极大的热量,以至于接近这个质能公式E=mc2。(能量=物体质量变化乘以光速的平方)

这个热量会在一瞬间摧毁他附近的一切!包括这个飞行的物体。所以可能现实情况就是一个大爆炸,具体过程根本人力察觉不到。

拿普通氢弹原子弹的爆炸来说,其实爆炸中心就是有可能实现这个问题的,爆炸开来的微观粒子,在某些介质,如一个水分子中,实现这个突破音障的飞行。不过因为是微观粒子,所以可能察觉不到什么变化。也或许我们常见的水分子,在这个粒子高速冲击下,形成重水,超重水。


知行观察社


你的提问是错误的。不是物体超越音速会产生音障,而是运动的物体在跨越音速时遇到较大的阻力,被称之为音障。运动的物体,它的速度小于或大于音速都不会遇到音障。相同的物体在水中运动遇到的阻力几十倍在空气中遇到的阻力,目前没有任何物体在水中的运动速度超过声音空气中传播的速度,也不能超过声音在水中传播的速度。


狼159910324


当然会……只要速度达到当前介质声速的整数倍都会产生音爆。

当然在水中产生音爆实际上还是空气音爆,因为亚音速就产生空泡效应了。

如果有一种流体具有水的特性而又不会蒸发的话,就可以创造液体介质的音爆………


亲耐的指挥官


在水中不可能达到音速


手机用户55859727627


声音在水中传播比空气快多了,水的阻力更是比空气大得多,什么发动机能行,发动机行,机身材料都顶不了阻力吧


焰火181757749


回答太专业了!!牛牛牛!!!


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