Sonic booms

یک غرش صوتی صدایی است که به علت امواج ضربه ای ایجاد شده توسط شیئی که سریعتر از صوت حرکت می کند ایجاد می‌شود. غرش های صوتی حجم عظیمی از انرژی تولید می کنند که بیشتر شبیه یک انفجار است.
وقتی هواپیمایی از درون هوا عبور می کند، یک سری امواج فشاری در جلوی خود ایجاد می کند که خیلی شبیه امواج ایجاد شده توسط یک قایق بر سطح آب است. این امواج با سرعت صوت حرکت می کنند و با افزایش سرعت هواپیما، امواج به یکدیگر فشرده می شوند. نهایتا به شکل یک موج ضربه ای (شوک) واحد درآمده که با سرعت صوت حرکت می کنند. سرعت صوت به عنوان یک ماخ خوانده می شود که 1225 کیلومتر بر ساعت در سطح دریا در دمای 20 درجه سانتی گراد است.
غرش صوتی به دلیل هواپیماهای بزرگ مافوق صوت می تواند به خصوص بلند و حیرت آور باشد ، باعث بیدار شدن افراد می شود و ممکن است به برخی از سازه ها آسیب جزئی برساند. آنها منجر به ممنوعیت پرواز معمول مافوق صوت بر روی زمین شدند.بوم صوتی ، صدایی است که با امواج ضربه ای ایجاد می شود که وقتی جسمی سریعتر از سرعت صوت در هوا حرکت می کند. بوم های صوتی مقادیر زیادی انرژی صوتی تولید می کنند ، که به نظر می رسد شبیه انفجار یا صدای رعد و برق در گوش انسان باشد. ترک یک گلوله مافوق صوت از بالای سر یا ترک یک گل گاو نر نمونه هایی از شوک صوتی است. شوک صوتی به دلیل هواپیماهای بزرگ مافوق صوت می تواند به خصوص بلند و حیرت آور باشد ، باعث بیدار شدن افراد می شود و ممکن است به برخی از ساختارها آسیب جزئی برساند. آنها منجر به ممنوعیت پرواز معمول مافوق صوت بر روی زمین شدند. اگرچه نمی توان به طور کامل جلوی آنها را گرفت ، اما تحقیقات نشان می دهد که با دقت در شکل دادن به وسیله نقلیه ، ممکن است مزاحمت ناشی از رونق صوتی تا حدی کاهش یابد که پرواز مافوق صوت زمینی به گزینه ای عملی تبدیل شود.
شوک صوتی فقط در لحظه عبور جسم از سرعت صدا اتفاق نمی افتد. و همچنین از همه جهات ناشی از جسم مافوق صوت شنیده نمی شود. بلکه رونق یک اثر مداوم است که هنگام جسم در حال حرکت با سرعت مافوق صوت است. اما فقط ناظران را تحت تأثیر قرار می دهد که در نقطه ای قرار دارند که منطقه ای را به شکل یک مخروط هندسی در پشت جسم قطع می کند. با حرکت جسم ، این ناحیه مخروطی نیز به پشت آن حرکت می کند و هنگامی که مخروط از روی ناظر عبور می کند ، به طور خلاصه شوک را تجربه می کنند.

چرا به دلیل مولکول های گاز ،شوک صوتی را نمی شنویم؟
من محاسبه مولکولهای ایده آل گاز را در یک جعبه برای مولکولهای O2 با دمای T = 300K و حجمV = 100cc انجام می دادم و دیدم که v = 445m / s است.
سوال من این است ، چرا وقتی در یک روز خوب بیرون هستیم ، دائماً رونق صوتی نمی شنویم؟ آیا دلیلش این است که مولکول های گاز دائماً با هم برخورد می کنند؟ حتی اگر یک جعبه مولکول گاز داشته باشیم ، صداهای ترک خوردنی از آن نمی شنوید. آیا این مسئله صرفاً اندازه است ، جایی که ذرات گاز خیلی کوچک هستند؟شوک صوتی هنگامی تولید می شود که جسم ماکروسکوپی سریعتر از سرعت صوت موجود در آن گاز از طریق گاز حرکت کند. این به دلیل یک موج شوک است ، که یک تغییر ناگهانی فشار در گاز است. این یک رفتار گاز به صورت فله ای است.
حرکات حرارتی مولکولهای گاز باعث ایجاد شوک صوتی نمی شود زیرا (الف) در جهت تصادفی قرار دارند ، همبستگی ندارند و (ب) یک مولکول منفرد برای ایجاد رفتارهای بزرگ مانندشوک صوتی بسیار کوچک است.
اجسام ماکروسکوپی مانند هواپیما در هوا حرکت می کنند. اما مولکول ها از چه طریق حرکت می کنند؟ پاسخ فضای خالی است ، زیرا این همان چیزی است که مولکول ها را جدا می کند. بنابراین وسیله ای که اجسام ماکروسکوپی باعث شوک صوتی می شود (تشکیل موج ضربه ای در هوا) در مورد مولکول ها وجود ندارد.
وجود فضای خالی زیاد در هوا مانع از حرکت امواج صوتی نمی شود ، زیرا می توان موج را سرعتهای کوچک هماهنگ تصور کرد که روی حرکت تصادفی بسیاری از مولکول ها سوار شده اند و این سرعت های کوچک هنگام برخورد مولکول ها منتقل می شوند .