Hur man surfar på en Supersonic Shock Wave

Chockvågor är inte din vanliga typ av ljudvåg. De uppstår i luft när gasens hastighet ändras med mer än ljudets hastighet, vanligtvis när den trycks av en fast kropp. När det händer kan ljudvågor inte fly och bilda ett område med högt tryck som kallas stötfronten.

Det är svårt att föreställa sig varför chockvågor kan vara användbara men uppgiften görs lite lättare idag av Nick Parziale vid California Institute of Technology i Pasadena och ett par kompisar som förklarar hur man surfar på dem.

För att studera fenomenet placerade de två nylonkulor, den ena mindre än den andra, i en överljudsvindtunnel och sprängde dem med ett överljudsskott av luft som färdades vid Mach 4. De filmade sedan den resulterande chockvågen med en teknik som kallas Schlierenfotografering

Bollarna börjar röra men börjar omedelbart separera. Vad som är intressant är att den mindre bollens bana följer bågvågen som skapas av den större bollen. Med andra ord surfar den mindre bollen på stötvågen som skapats av dess större partner.

Parziale och co har också skapat en 3D-datormodell av rörelsen där de beräknar bollarnas bana genom att räkna ut de aerodynamiska krafter som verkar på dem när som helst. De säger att effekten är mycket känslig för systemets form och geometri, ifall du tänkte sträcka dig efter din surfbräda.

De publicerar resultaten i form av en video för 2010 APS Gallery of Fluid Dynamics.

Om du undrar varför någon skulle vara intresserad av den här typen av fenomen (annat än på grund av naken nyfikenhet), sker stötvågsurfning regelbundet i naturen när ett föremål som rör sig i överljudshastighet bryter upp. Ett välkänt exempel är upplösningen av meteoriter, när de mindre eldiga fragmenten surfar på den primära kroppens stötvåg och skapar en sorts 3D-bild av bågvågen.

Ref: arxiv.org/abs/1010.3248 : Experimentell undersökning av chockvågsurfing

Videoklipp: arxiv.org/src/1010.3248v2/anc

Dölj