WikiSysop: Bot: Automatska zamjena teksta (-{{cite book +{{Citiranje knjige)

2021-11-17T06:30:03Z

Bot: Automatska zamjena teksta (-{{cite book +{{Citiranje knjige)

←Starija inačica		Inačica od 06:30, 17. studenoga 2021.
Redak 81:		Redak 81:
	{{izvori}}		{{izvori}}
	;Bibliografija		;Bibliografija
	* {{~~cite book~~\|last=Rendulić\|first=Zlatko\|title=Aerodinamika i mehanika leta\|publisher=Jet Manga\|location=Tuhelj\|year=2006\|edition=1st\|volume=\|isbn=9539983835}}		* {{Citiranje knjige\|last=Rendulić\|first=Zlatko\|title=Aerodinamika i mehanika leta\|publisher=Jet Manga\|location=Tuhelj\|year=2006\|edition=1st\|volume=\|isbn=9539983835}}
	* [http://www.fpz.unizg.hr/multilet/downloads.htm Fakultet prometnih znanosti. Teorija leta]		* [http://www.fpz.unizg.hr/multilet/downloads.htm Fakultet prometnih znanosti. Teorija leta]

	[[Kategorija:Mjerne jedinice]]		[[Kategorija:Mjerne jedinice]]
	[[Kategorija:Aerodinamika]]		[[Kategorija:Aerodinamika]]

WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica

2021-08-08T11:41:12Z

Bot: Automatski unos stranica

Nova stranica

[[datoteka:FA-18 Hornet breaking sound barrier (7 July 1999).jpg|mini|250px|desno|''Northrop F/A-18'' probija [[zvučni zid]] (''Ma'' = 1 mah).]]

[[datoteka:F18Überschallflug.jpg|desno|mini|260px|svibanj 2006.]]

[[datoteka:Sound barrier chart.svg|desno|mini|260px|[[Brzina|Brzine]]: 1. podzvučna brzina, 2. ''Ma'' = 1 mah, 3. nadzvučna brzina, 4. [[zvučni zid]].]]

'''Machov broj''' ili skraćeno '''Mach''' (oznaka ''Ma'') je omjer [[brzina|brzine]] ''v'' nekoga [[Tijelo (fizika)|tijela]] i [[brzina zvuka|brzine zvuka]] ''c'' u istom sredstvu, uz jednake okolnosti, to jest:

:<math>Ma=\frac{v}{c}</math>

pri čemu je:
:<math>v</math> - brzina tijela
:<math>c</math> - brzina zvuka u sredstvu u kojem se tijelo kreće.

Kadšto se brzina tijela u stanovitom sredstvu izražava nenormiranom [[mjerna jedinica|mjerna jedinicom]] '''mah''', što je poseban naziv za brzinu zvuka, to jest:

:<math>mah = c </math>

pa se brzina tijela izražava u obliku:

:<math>v = Ma\, \mathrm{maha} </math>

Brzine se, prema Machovu broju, razvrstavaju na podzvučne (''Ma'' < 1) i nadzvučne (''Ma'' > 1). Machov broj osobito je važan u [[aerodinamika|aerodinamici]] velikih brzina, jer o njem ovisi stišljivost [[fluid]]a. Tako se na primjer [[zrak]] oko [[zrakoplov]]a koji leti podzvučnom brzinom može smatrati nestišljivim, dok se kod nadzvučnih brzina, zbog povećane stišljivosti zraka, pojavljuju udarni valovi koji ometaju let. Zbog toga se brzine leta nadzvučnih zrakoplova većinom iskazuju Machovim brojem. Machov broj nazvan je prema [[Ernst Mach|E. Machu]], koji je prvi uočio značenje toga omjera i eksperimentalno to pokazao [[fotografija|fotografiranjem]] udarnih valova pri letu puščanoga zrna, u čemu mu je pomogao [[Rijeka|riječki]] [[fizičar]] [[Peter Salcher|P. Salcher]]. <ref> '''Machov broj''', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=37849] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.</ref>

== Zvučni zid ==
{{Glavni|Zvučni zid}}

'''Zvučni zid''' je [[Aerodinamika|aerodinamička]] pojava koja nastaje pri dosezanju brzine zvuka neke letjelice ili drugoga objekta. Premda se zrak pri malim brzinama strujanja smatra nestišljivim [[fluid]]om, pri većim brzinama postaje stišljiv. Tako [[zrakoplov]] u letu stvara poremećaj [[tlak]]a okolnoga zraka, koji se pri manjim brzinama strujanja nalazi neznatno ispred zrakoplova. Kada zrakoplov dosegne brzinu zvuka (ovisno o temperaturi, od 1 152 do 1 224 km/h), stvara se poremećaj tlaka neposredno pred zrakoplovom, otpor znatno poraste, pa nastaju udarni valovi, koje promatrači na tlu doživljavaju kao prasak (takozvano probijanje zvučnoga zida). Razvojem zrakoplovâ vršne su se brzine približavale brzini zvuka, pa je postao očit razoran utjecaj udarnih valova, jer su neki zrakoplovi bili znatno oštećeni pri letu u tom području brzina. Zbog toga se dugo vjerovalo da zrakoplov ne može nadmašiti brzinu zvuka. Ipak su nakon Drugog svjetskog rata američki inženjeri, primjenjujući rezultate njemačkih istraživanja, konstruirali raketni zrakoplov ''X-1'', kojim je 1947. pilot [[Chuck Yeager]] prvi probio zvučni zid, a poslije su i neki putnički zrakoplovi (na primjer francuski [[Concorde]] te ruski [[Tupoljev Tu-144]]) letjeli brzinom većom od brzine zvuka. <ref> '''zvučni zid''', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=67592] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.</ref> Iz tog razloga kod današnjih zrakoplova brzina se izražava Machovim brojem. [[Machov broj]] je omjer između brzine zrakoplova i brzine zvuka. Tako na primjer zrakoplov ima Machov broj 1 ako može postići brzinu zvuka, a Machov broj 2 ako može postići dvaput veću brzinu od brzine zvuka.

== Objašnjenje ==
Machov broj je dobio ime po [[Austrija|austrijskom]] [[fizika|fizičaru]] i [[filozofija|filozofu]] [[Ernst Mach|Ernstu Machu]].

Utjecaj Machovog broja na strujanje dolazi do izražaja kod [[tijelo|tijela]] koja putuju jako brzo u sredstvu, kao i u nekim napravama, na primjer [[sapnica|sapnice]], raspršivači i [[zračni tunel|zračni tuneli]], i općenito svugdje gdje zbog velike brzine strujanja dolazi do pojave stlačivog [[strujanje|strujanja]]. Kako je određen kao omjer dvije iste veličine (odnos dvije brzine), Machov broj nema [[veličina|veličinu]]. Brzina od 1 Ma odgovara [[brzina zvuka|brzini zvuka]], koja za primjer u [[atmosfera|atmosferi]] pri temperaturi od 15[[°C]] iznosi 340,3 [[m/s]] (1 225 [[km/h]]). Machov broj ovisi o izentropskom koeficijentu i temperaturi, tako da nije konstantna veličina nego se mijenja sa temperaturom i različit je za različite plinove.

Kako se povećava temperatura fluida, tako se povećava i brzina zvuka u tom fluidu - stvarna brzina tijela koje putuje brzinom od 1 Ma zavisit će o temperaturi [[fluid|fluida]] u kojem se tijelo [[gibanje|giba]]. Machov broj je koristan jer se fluid mijenja slično kao i sam Machov broj. Dakle, [[zrakoplov]] koji leti brzinom 1 Ma na [[razina mora|razini mora]] (340,3 m/s, 1 225,08 km/h) osjetit će udarne valove na isti način kao i kad bi putovao 1 Ma na visini od 11 000 [[metar|m]], iako bi sada letio brzinom od 295 m/s (1 062 km/h, 86% brzine od one na razini mora). Može se pokazati kako je Machov broj i omjer [[Inercijski referentni okvir|inercijskih]] i [[elastičnost|elastičnih sila]].

Machov broj također pokazuje koliko puta je brzina veća od brzine zvuka, tako na primjer brzina od 2 Macha predstavlja dvostruko veću brzinu od brzine zvuka

=== Protok velike brzine oko tijela ===
Let velikim [[brzina|brzinama]] dijeli se na:
* podzvučni (subsonični): Ma < 1
* zvučni (sonični): Ma = 1
* krozzvučni (transsonični): 0,8 < Ma < 1,2
* nadzvučni (supersonični): 1,2 < Ma < 5
* [[Hiperzvuk|hiperzvučni]] (hipersonični): Ma > 5

(Za usporedbu: potrebna brzina za nisku Zemljinu orbitu ([[Orbitalna brzina|brzina kruženja ili prva kozmička brzina]]) je otprilike 7,5 [[km/s]] = 25,4 maha u zraku na visokim visinama.)

Za vrijeme krozzvučnih brzina, oko tijela je na različitim mjestima prisutno i podzvučno i nadzvučno strujanje. Krozzvučno strujanje počinje kada se prvi puta na nekom dijelu tijela pojavi brzina veća od brzine zvuka. U slučaju tijela [[aerodinamika|aerodinamičkog]] oblika (kao na primjer [[krilo]] zrakoplova), ova se pojava uobičajeno događa iznad krila. Nadzvučni protok može se usporiti do podzvučnog samo u slučaju unormalnog [[zvučni udar|udarnog vala]]; ovo se obično događa na stražnjem rubu tijela (Slika 1a).
[[datoteka:Transsonic_flow_over_airfoil_1.gif|mini|600px|lijevo|Slika 1a]] 

Kako se povećava brzina, područje nadzvučnog strujanja se povećava prema rubnim krajevima. Kad je brzina ''Ma'' = 1 dostignuta i prestignuta, normalni (okomiti)<ref>[http://www.jet-manga.hr/012station/aerodyn.html Rendulić,Zlatko: Aerodinamika i mehanika leta. Glava XII. Krozzvučna (transonična) aerodinamika. 12.9. Okomiti (normalni) udarni val]</ref> udarni val doseže do zadnjeg ruba i postaje slabo iskrivljen: protok usporava preko udarnog vala, ali ostaje nadzvučan. Normalni [[udarni val]] se stvara ispred tijela, i jedino područje koje je podzvučno u protoku je ono malo ispred prednjeg ruba (Slika 1b).
[[datoteka:Transsonic_flow_over_airfoil_2.gif|mini|600px|Slika 1b]] 

Kada zrakoplov ubrzava i prijeđe 1 mah, dakle nastavi letjeti brzinom većom od 1 mah, (proboj [[Zvučni zid|zvučnog zida]]) stvori se ogromna razlika [[tlak]]a ispred zrakoplova. Ova nagla razlika tlaka, zvana [[udarni val]], širi se unazad pa izvan tijela zrakoplova u obliku [[stožac|stošca]] (to je takozvani [[Machov konus]] to jest [[Machov val]]<ref>[http://www.fpz.unizg.hr/multilet/tema1/tema1b6.htm Fakultet prometnih znanosti. Akrobacije, brzina zvuka, itd.]</ref>). Upravo taj udarni val stvara [[zvučni zid|zvučni udar]], koji se čuje na zemlji nakon što zrakoplov prođe nadzvučnom brzinom (u ovom smislu. Osobe unutar zrakoplova ne mogu to čuti. Što je veća brzina to je stožac izduljeniji; pri brzini koja je samo malo veća od Ma = 1 to uopće ne sliči stošcu, već prije blago udubljenoj ravnini.

Na punoj nadzvučnoj brzini udarni val počinje poprimati oblik stošca, i protok je u potpunosti nadzvučan, ili u slučaju tupih tijela postoji vrlo malena površina podzvučnog protoka koja se nalazi između prednjeg vrha tijela i udarnog vala. U slučaju zašiljenih tijela, nema zraka između krajnjeg prednjeg dijela i udarnog vala; udarni val počinje od krajnjeg prednjeg dijela tijela.

S povećanjem Machovog broja pojačava se i jačina udarnog vala, pa se Machov konus sve više suzuje. Kako fluid prelazi preko udarnog vala, njegova se brzina smanjuje, a [[temperatura]], [[tlak]] i [[gustoća]] se povećavaju. Što je jači udar, jače su i promjene. Pri jako velikim iznosima Machovih brojeva [[temperatura]] se toliko povećava preko udara da dolazi do [[ionizacija|ionizacije]] i [[disocijacija|disocijacije]] [[molekula]] [[plin|plina]] iza udarnih valova. Takvi protoci se nazivaju [[Hiperzvuk|hiperzvučni (hipersonični)]]. Najbolji primjer je ulazak [[Space Shuttle|Space Shuttlea]] u [[Zemlja|Zemljinu]] [[atmosfera|atmosferu]]. Tada se giba brzinom od oko 24,5 maha, pa Space Shuttle izgleda, gledajući ga sa Zemlje, poput užarene vatrene kugle koja iza sebe ispušta rep raznih boja, od crvene, žute, zelene i tako dalje. To je [[plazma]], to jest, to su te ionizirane i disocirane molekule plina u obliku plazme.

Naravno, sva tijela koja putuju hiperzvučno izložena su istim iznimno visokim temperaturama kao i plinovi iza udarnog vala, stoga odabir materijala tijela koje će biti otporno na takve uvjete je od presudne važnosti.
[[datoteka:Nozzle de Laval diagram.svg|mini|desno|250px|Dijagram [[De Lavalova mlaznica|de Lavalove mlaznice]], prikazuje približnu [[brzina|brzinu]] [[protok]]a ''v'', zajedno s utjecajem na [[temperatura|temperaturu]] ''t'' i [[tlak]] ''p''.]]
=== Protok velike brzine u cijevima ===
Kada [[protok]] u [[cijev]]i postane nadzvučan dolazi do određene promjene. Naime, u podzvučnom strujanju uobičajeno je kako se sužavanjem cijevi povećava brzina protoka (to jest kontinuirano smanjivanje povećava brzinu), a [[gustoća]] fluida ostaje konstantna. Međutim, kod nadzvučnog protoka odnos između površine protoka i brzine je obratan: proširujući cijev, povećava se brzina, a gustoća fluida se smanjuje.

Posljedica je da je za ubrzavanje strujanja do nadzvučnosti potrebna [[De Lavalova mlaznica|konvergentno-divergentna sapnica]] (sapnica sa suženjem i proširenjem), gdje se strujanje u sužavajućem dijelu ubrzava do brzine zvuka, a onda u proširujućem nastavlja sa kontinuiranim porastom brzine. Takve sapnice se nazivaju [[De Lavalova mlaznica|de Lavalovim sapnicama]], a one u iznimnim slučajevima mogu doseći hiperzvučne brzine (13 maha na razini mora).

== Mjerenje ==
Zrakoplovni [[Mjerač ubrzanja|Machomjer]] u sklopu elektroničkog informacijskog sustav leta ([[Engleski jezik|eng]]. ''Electronic Flight Information System'' (''[[Pilotska kabina#EFIS sustav|EFIS]]'') prikazuje Machov broj dobiven iz udarnog pritiska (pomoću [[Pitotova cijev|Pitotove cijevi]]) i nepokretnog pritiska.

Uzimajući u obzir kako je zrak [[molekule|dvoatomni]] [[idealni plin]] i kako za podzvučnu brzinu vrijedi [[strujanje|stlačivost strujanja]], onda vrijedi:

:<math>{Ma}=\sqrt{5\sqrt[7]{\left(\frac{p_u}{p_n}+1\right)^2}-5}</math>

pri čemu je:
:<math>p_u</math> - udarni tlak
:<math>p_n</math> - statički tlak.

== Izvori ==
;Citati
{{izvori}}
;Bibliografija
* {{cite book|last=Rendulić|first=Zlatko|title=Aerodinamika i mehanika leta|publisher=Jet Manga|location=Tuhelj|year=2006|edition=1st|volume=|isbn=9539983835}}
* [http://www.fpz.unizg.hr/multilet/downloads.htm Fakultet prometnih znanosti. Teorija leta]

[[Kategorija:Mjerne jedinice]]
[[Kategorija:Aerodinamika]]

Mach - Povijest promjena

WikiSysop: Bot: Automatska zamjena teksta (-{{cite book +{{Citiranje knjige)

WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica