Con Heo Đất, Bé Khỏe Bé Ngoan ♫ Nhạc Thiếu Nhi Con Heo Đất Hay Nhất Cho Bé
Nếu bạn muốn chế tạo một tên lửa với thiết kế mới táo bạo, bạn phải có cách kiểm tra tính toàn vẹn cấu trúc của nó mà không cần cài đặt động cơ. Bạn không có đường hầm gió, nhưng bạn không sẵn sàng để thủng lưới. Bạn nghĩ cho bản thân mình, chuyến bay nào không có động cơ đẩy? Sau đó, bạn trả lời câu hỏi của riêng mình: đâm rơi. Đâm đơn giản, cách dễ nhất để bay mà không khởi động là lao thẳng xuống. Đưa một nguyên mẫu lên rất cao, thả nó xuống, và bạn sẽ cảm nhận được hiệu suất của nó ở tốc độ.
Người thực hành hàng đầu thế giới về nghệ thuật thả chính xác là Cơ quan thám hiểm hàng không vũ trụ Nhật Bản, hay JAXA, về cơ bản là phiên bản Nhật Bản của NASA. Cơ quan này đang cố gắng xây dựng một mặt phẳng siêu âm thực tế, đó không phải là điều dễ dàng. Những nỗ lực tương tự trong quá khứ đã tạo ra những sản phẩm tầm thường, nổi tiếng nhất là Concorde.
Chiếc Concorde bị vướng vào những vấn đề khiến các hãng hàng không khác không thể áp dụng kiểu thiết kế tương tự cho nghề thủ công của họ. Một trong những vấn đề lớn nhất là tiếng ồn dư thừa. Thuật ngữ boom sonic boom là một cách hiểu sai - phá vỡ rào cản âm thanh là một hiện tượng cực kỳ ồn ào. Các nhà sản xuất phải thiết kế máy bay để giữ cho đầu hành khách không bị nổ, và các máy bay không thể bay máy bay trên mặt đất vì không có con người nào trên mặt đất muốn chịu những âm thanh lớn như vậy. Mục tiêu của JAXA sườn là tạo ra một máy bay chở khách siêu thanh yên tĩnh hơn. Và thử nghiệm của nó thông qua các thử nghiệm thả với một mô hình thử nghiệm ở Thụy Điển.
Làm thế quái nào mà làm việc? Về cơ bản, một khinh khí cầu thang máy máy bay mô hình không người lái - Im lặng SuperSonic Concept Mẫu JAXA của khoảng 18,6 dặm lên trong không khí, và chỉ đơn giản là giọt nó. Các cảm biến được gắn vào máy bay đo sóng xung kích khi máy bay gần tốc độ lên tới Mach 1,39 khi rơi tự do.
Vật lý của sự rơi tự do siêu âm không khác biệt nhiều so với cách một vật thể chuyển động nhanh hơn âm thanh trên mặt phẳng nằm ngang hoạt động. Không khí trở nên nén mạnh mẽ phía trước máy bay, làm tràn ra một làn sóng áp suất cao ở mọi hướng. Sóng xung kích này bắt đầu lan truyền trong không khí nhưng ngày càng yếu đi khi nó di chuyển ra ngoài, trở thành một sóng âm thanh trong quá trình này. Đây là vụ nổ lớn mà chúng ta nghe và gọi là sự bùng nổ âm thanh.
Để hiểu được điều gì đặc biệt về sự rơi tự do siêu âm, chúng ta nên xem xét kỹ hơn chính xác số Mach đề cập đến: tỷ lệ giữa tốc độ của vật thể với tốc độ âm thanh tại một địa điểm cụ thể. Và tốc độ của âm thanh phụ thuộc vào sự thay đổi về nhiệt độ và áp suất - ở độ cao cao hơn, tốc độ giảm âm thanh, vì vậy một đối tượng không cần phải di chuyển với thiết phải là cùng một tốc độ đạt Mach 1 chục dặm trong không khí vì nó không ở mực nước biển. (Tốc độ của âm thanh ở mực nước biển khoảng 760 dặm một giờ).
Hơn nữa, Mach 1 là một môi trường không ổn định cao do sóng xung kích được tạo ra bằng cách phá vỡ rào cản âm thanh. Ngay cả những chuyển động nhỏ cũng có thể có tác động vật lý rất mạnh lên đối tượng. Nơi tồi tệ nhất về cơ bản là giữa Mach 0,9 và 1,2.
Vì vậy, khi một vật thể đang di chuyển với tốc độ siêu thanh khi rơi tự do, nó ở vị trí bất thường là tăng tốc nhanh hơn trong khi số Mach của nó tăng với tốc độ chậm hơn. Dành nhiều thời gian hơn trong vùng Mach không ổn định so với khi nó di chuyển trên mặt phẳng ngang. Hầu hết các máy bay được thiết kế để di chuyển qua Mach 1 và đi vào vùng an toàn càng nhanh càng tốt. Bạn có thể kiểm tra một cái gì đó như thế trong một thí nghiệm rơi tự do.
Tốc độ cũng tắt vì kéo. Đây là những gì đã xảy ra trong có lẽ là ví dụ nổi tiếng nhất của một đối tượng di chuyển nhanh hơn âm thanh bằng cách hấp dẫn: nhảy của Felix Baumgartner vào năm 2012 từ khoảng 23 dặm lên trong không khí, để trở thành thợ lặn trên bầu trời đầu tiên phá vỡ rào cản âm thanh mà không cần dùng của một chiếc máy bay. Khi Baumgartner rơi xuống Trái đất, cuối cùng anh ta đã ngừng tăng tốc vì va chạm với các phân tử không khí, tạo ra lực kéo Lực lượng được xây dựng như sức cản không khí cho đến khi nó trở nên bằng nhau và ngược lại với lực hấp dẫn. Tại thời điểm này, Baumgartner đã đạt đến tốc độ tối đa.
Trên thực tế, trong khi hầu hết các vật thể đạt vận tốc đầu cuối chỉ đơn giản là ở tốc độ không đổi, Baumgartner thực sự bắt đầu chậm lại, vì bầu không khí xung quanh bắt đầu dày hơn và dày hơn khi một vật rơi tự do rơi xuống. Vì vậy, vận tốc đầu cuối bắt đầu giảm - có nghĩa là Baumgartner cũng bắt đầu chậm lại. Điều tương tự có lẽ sẽ xảy ra với một trong những chiếc máy bay Model SuperSonic Concept của JAXA đang thử nghiệm.
Khoa học, giống như hầu hết những thứ khác trong cuộc sống, mát hơn khi nó nhanh hơn.