Tìm hiểu kiến thức tổng quát: ÂM THANH

C Tường Âm Thanh

Như ta biết khi một vật phát ra một âm thanh thì vận tốc trung bình khoảng 340 m/s.

Ta tưởng tượng một vật di chuyển với vận tốc 100 m/s hay khoảng 365km/s (vận tốc máy bay chiến đấu cánh quạt) thì sẽ thâý gì?

              Giả sử tại điểm A máy bay phát ra 1 sóng âm. Một giây sau, máy bay mới bay được 100 m đến điểm B, nhưng sóng âm đã cách xa điểm C cách điểm A ban đầu 340 m. Tại B máy bay phát ra sóng âm thứ 2 vậy hai sóng âm thứ nhấ và thứ hai cách nhau 340-100 = 240m.

 Nói như vậy nếu một máy bay bay nhanh 170 m/s (nửa vận tốc âm thanh) thì khoảng cách 2 sóng âm như trường hợp trên chỉ còn 170m. Nếu máy bay càng lúc càng nhanh thì khoảng cách hai âm càng ngắn lại cho đến khi khoảng này là 0. Lúc ấy các âm trùng chập nhau.
Nếu bây giờ một máy bay phản lực bay với vận tốc 340 m/s thì có hiện tượng gì?

  

Hình chiếc F-18 Hornet phá tường âm thanh.

Anh tu Internet

Lúc máy bay này ở điểm A nó phát ra 1 sóng âm. Một giây sau máy bay bay đến B cách xa điểm ban đầu một khoảng 340 m. Lúc ấy, sóng âm cũng đến B, và tại đây máy bay phát ra âm thứ 2 thì âm này trùng với âm thứ nhất hay nói một cách khác hai sóng trùng chập nhau. Vì số âm trùng chập nhiều vô số kể nên các âm này tạo ra một bờ tường âm thanh vô hình nhưng có năng lượng khủng khiếp gọi là tường âm thanh.

Với máy bay bay nhanh hơn vận tốc âm, nó sẽ phá vỡ tường này gọi là phá tường âm thanh. Ta gọi máy bay này là máy bay siêu thanh.

Các cửa kính khi đóng kín thì áp suất bên ngòai bị ảnh hưởng sóng âm rung động quá nhanh và trong buồng thì áp suất bình thường nên bị vỡ.

Theo danh từ chuyên môn của âm học người ta gọi vận tốc máy bay nhanh bằng vận tốc âm là Mach 1 (khoảng 1200 km/h).

Mach là tên nhà khoa học gia người Áo: Emst Mach, người đã tìm ra vân tốc này với công thức:

                M = V/a

(M là Mach = V vận tốc 1 vật chuyển động trong thể hơi chia cho a, vận âm trong môi trường ấy- Đây là công thức đơn giản nhất).

Vì vậy, khi người ta đề cập tới các máy bay phản lực thường diễn tả vận tốc máy bay theo Mach. Ví dụ người ta nói máy bay A có thể đạt tới Mach 3 (hay M 3) có nghĩa là máy bay ấy có thể bay nhanh tới 3 lần vận tốc âm thanh (xấp xỉ 3600 km/h).

Trong thực tế, người ta muốn tính Mach trong một thể hơi phải dùng tới công thức Bernoulli phức tạp và nằm ngoài mục kiến thức này.