Şok dalgası hız, basınç, sıcaklık veya yoğunluk gibi özelliklerin aniden ve neredeyse kesintili olarak değiştiği bir yayılma bozukluğu olarak karakterize edilen bir dalgadır . Bu dalga hem mekanik olarak yayılan fiziksel ortamda hem de elektrik alanı ve manyetik alan gibi alanlarda meydana gelebilir. Herhangi bir dalga gibi, bir şok dalgası da enerji taşır ve herhangi bir ortamda (katılar, sıvılar, gazlar ve plazma) yayılabilir.
Basınç darbeleri, ortam içinde o ortamdaki ses hızından daha yüksek bir hızda hareket ettiğinde bir şok dalgası oluşur. Bu , ses bariyerini kıran uçaklarda fark edilen sonik patlama olarak da adlandırılan bir şok dalgası üreten bu bölgedeki basıncın artmasına neden olur . Bu uçaklar için, bu şok dalgasıyla karşılaşmanın etkilerinin üstesinden gelmek için özel gövde formları gereklidir. Benzer bir etki, tünellere girdiklerinde yüksek hızlı trenlerde de görülebilir .
Bir şok dalgası üzerindeki basınç x zaman diyagramı.
Bir başka çok yaygın şok dalgası gök gürültüsüdür . Büyük yoğunluktaki bir elektriksel deşarj, atmosferi şimşek şeklinde kestiğinde, çok yoğun bir ısınmaya neden olur ve bu da şimşek etrafındaki havanın hızlı bir şekilde genişlemesine yol açar. Genişleme hızı ses hızını aştığında, sonik patlamayı gök gürültüsü şeklinde duyarız.
Sesin, ortamdaki basınç değişiminin neden olduğu bir dalga olduğunu biliyoruz, bu nedenle, bir uçak ses bariyerini kırdığında duyduğumuz ses, ani bir basınç değişiminden kaynaklanır.
Ses altı hıza ( ses hızının altında) sahip bir uçak, büyük basınç bozukluklarına neden olmaz ve bu küçük rahatsızlıklar, ses hızına sahiptir ve uçağın kendisinden daha hızlı hareket eder. Yani, uçak hareket ederken, uçağın yolundan çıkmak için önündeki havaya "mesajlar" gönderir. Böylece hava, şok dalgalarına neden olmadan uçağın etrafında dolaşır.
Süpersonik hızda ( ses hızının üzerinde) seyahat eden bir uçakta, böyle bir "uyarı" yoktur çünkü uçağın kendisi, neden olduğu rahatsızlıkların önündedir. Bu şekilde, hava aniden yer değiştirerek büyük bir basınç değişimine ve bir şok dalgasına neden olur.
Sabit bir kaynak küresel ses dalgaları yayar. Kaynak ses hızından daha düşük bir hıza sahipse, küresel şekillerde yayılır ve sabit bir gözlemciye yaklaşırken ve uzaklaşırken farklı frekanslarla algılanır ( Doppler etkisi). Bununla birlikte, kaynak ses hızından daha yüksek bir hızda hareket ederse, yayılan küreler ortak bir teğet noktaya sahip olacak ve bir yayılma konisi ve bir yüksek basınç bölgesi oluşturacaktır. Bu koninin yüzeyi şok dalgasıdır ve dalganın yayılma yönü koninin yüzeyine diktir. Koninin yerle kesişme noktası bir hiperbol olup, ses bariyerinin kırılmasının neden olduğu çarpma, bu abartı içindeki tüm noktalarda duyulur. Şok dalgaları uzun mesafelerde enerji kaybettiklerinde (havayı ısıtarak) normal ses dalgalarına dönüşebilirler.
Şok dalgası, bir gazı süpersonik hızla sıkıştırmanın bir yoludur. Şok dalgası, Scramjet motoru gibi bazı amaçlar için daha az verimli bir gaz sıkıştırma şekli olan toplam basınç kaybına neden olur
Bilim & Teknoloji
