מספר מאך
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
מספר מאך היא יחידת מידה למדידת מהירות מטוסים , מוגדר כיחס בין מהירות כלשהי למהירות הקול בתווך הנתון. משתמשים במספר מאך בעיקר לתיאור מהירותם של עצמים בנוזל או בגז (למשל מטוסים באוויר), או לתיאור מהירותם של נוזלים בתעלות וצינורות שונים, כמנהרות רוח. מספר מאך מוגדר כיחס בין שתי מהירויות ועל כן הינו מספר חסר ממד.
מכיוון שמהירות הקול עולה עם עליית הטמפרטורה, מהירותו של עצם הנע במאך 1, במטרים לשנייה, תהיה תלויה בטמפרטורת הסביבה.
מספר מאך נקרא של שמו של הפיזיקאי הגרמני, ארנסט מאך.
[עריכה] זרימה סביב גופים במהירות גבוהה
זרימה (או טיסה) במהירות גבוהה ניתנת לחלוקה ל-3 קטגוריות:
- תת קולית (מספר מאך קטן מ-1)
- קולית (מספר מאך שווה ל-1)
- על קולית (מספר מאך גדול מ-1)
מהירות שבה מספר מאך גדול מ-5 נקראת 'מהירות היפר קולית'.
במהירויות עבר-קוליות (מספר מאך בין 0.8 ל-1.3), הזרימה סביב העצם כוללת אזורים בהם מתקיימת זרימה תת קולית ואזורים אחרים בהם הזרימה על קולית. כאשר האזורים הראשונים מגיעים לזרימה במהירות על קולית (בכנפי מטוס אלו בדרך כלל חלקי הכנף העליונים) נוצר גל הלם שבו מאט האוויר חזרה את מהירותו למהירות תת קולית (במטוסים : מייד מאחורי שפת הזרימה של הכנף) (איור 1א).
כאשר המהירות עולה, אזור הזרימה העל קולית מתרחב והולך לעבר שפות ההתקפה והזרימה של הכנף. עם ההגעה למהירות הקול ומעבר לה, גל ההלם מתלכד עם שפת הזרימה ונחלש, הזרימה סביב כל הכנף נותרת על קולית, גל הלם נוצר לפני הכנף ואזור קטן של זרימה תת קולית מתקיים לפני שפת ההתקפה (איור 1ב).
 |
 |
| (א) | (ב) |
איור 1. מספר מאך בזרימה על קולית סביב כנף; (א)מספר מאך קטן מ 1 ו (ב) מספר מאך גדול מ 1.
כאשר מטוס מגיע למהירות מאך 1 (מחסום הקול) ועובר אותה, נוצר הפרש לחצים גדול מייד לפני המטוס. הפרש לחצים זה, הקרוי "גל הלם" מתפשט אחורה ולצדדים בצורת חרוט . גל זה יוצר רעש חזק מאוד הנקרא "בום על קולי" אשר ביכולתו אף לשבור זגוגיות של חלונות בבתים שמעליהם חלף המטוס.
צורתו של החרוט דנן מושפעת ממהירות המטוס, ככל שזו עולה יהא החרוט מחודד יותר. במהירות מאך 1 החרוט נראה כקיר מכופף קלות לאחור בקצותיו.
ככל שהמהירות עולה, החרוט הופך להיות צר יותר ויותר והתווך מתחמם עד כדי כך שהוא מתיינן, זרימה כזו נקראת זרימה היפר קולית. גופים המיועדים לנוע במהירות כזו חייבים להיות בנויים מחומרים עמידי חום מתאימים, שכן הגוף הנע יכול לימס עקב החום העז.
