Mach
Från Rilpedia
Denna artikel handlar om hastighetsenheten Mach. Se också Mach (olika betydelser).
Mach, även Machs tal eller machtal, förkortas M eller Ma. Machtalet är kvoten mellan hastigheten hos ett föremål och ljudhastigheten i dess omgivande medium. Machtalet bär sitt namn efter Ernst Mach, österrikisk fysiker och filosof. Talet används ofta för att ange flygplans hastighet i luft, men kan användas för att ange hastighetsförhållandet mellan vilket föremål som helst, i vilket medium som helst (utom vakuum). Eftersom mach betecknar ett förhållande mellan två av varandra avhängiga hastigheter definieras mach som en dimensionslös storhet, och kan beskrivas med följande formel:
där
är machtalet
är hastigheten för objektet, relativt omkringvarande medium, och
är ljudets hastighet i sagda medium
Ljudets hastighet ökar när temperaturen ökar. På grund av detta kommer machtalet för en given hastighet att variera beroende på flyghöjd, eftersom temperaturen i genomsnitt sjunker 0,65 grader Celsius per 100 meter ökad flyghöjd. Vid en ytterlufttemperatur av +15° Celsius motsvarar mach 1 en hastighet av 1224 km/h (och mach 2 av 2448 km/h). På 11 000 meters höjd så motsvarar Mach 1 istället 1062 km/h.
För ett föremål som färdas i närheten av, eller snabbare än, ljudets hastighet, inträffar nya audiella fenomen (se dopplereffekt). Vid en hastighet som understiger mach 1 kan ljudvågorna sändas ut i alla riktningar från föremålet. När hastigheten närmar sig mach 1 hinner föremålet nästan ikapp ljudvågorna (ljudvallen). När hastigheten överstiger mach 1 bryter föremålet ljudvallen. Det innebär att föremålet sänder ut ljudvågor med olika intensiteter i olika rikningar. I föremålets nos sänds inga ljudvågor ut eftersom föremålet hinner ikapp dessa. När ett föremål bryter ljudvallen – det vill säga accelererar förbi ljudets hastighet – hörs ett dunder ("ljudbang"), beroende på de ljudchockvågor som genereras. Detta kan ha praktisk betydelse, exempelvis då ett flygplan närmar sig ljudhastigheten. I denna situation ökar luftmotståndet kraftigt samtidigt som tryckcentrum förskjuts bakåt, vilket kan förändra flygplanets roderegenskaper.
En ungefärlig uträkning kan se ut som följer (i luft):
Ljudfart=39(T^1/2)
Ljudfarten mäts i m/s T=temperaturen i Kelvin (273,15+(temp i Celsius))
| Subsonisk | M < 1 | |
| Sonisk | M = 1 | ("ljudhastighet") |
| Supersonisk | M > 1 | ("överljudshastighet") |
| Transsonisk | 0,8 < M < 1,3 | |
| Hypersonisk | 5 < M < 10 | |
| Hyperhastighet | M > 10 |
