Формирование ударной волны

Когда тело движется в газе, оно придает сталкивающимся с ним частицам дополнительную скорость. Если скорость этого тела ниже, чем средняя скорость молекул газа, молекулы передают импульс друг другу в результате столкновений , а после столкновения они возвращаются и сталкиваются с молекулами на другой стороне. Возмущение, которое распространяется таким образом, воспринимается как звук . Если тело имеет скорость больше, чем средняя скорость молекул газа, молекулы не могут «успевать за передачей» энергии предыдущим молекулам. Таким образом создается область, где скорость молекул резко возрастает (особенно в одном направлении), что соответствует увеличению давления. Когда тело резко перестает двигаться, сразу же падает давление.

Если фактор, вызывающий волну, длится долгое время, он заставляет газ двигаться в направлении распространения волны ( взрыв ). После устранения причины ударная волна быстро рассеивается, вызывая повышение температуры среды, в которой она распространяется (например, воздуха). Когда он тормозится до дозвуковой скорости, она становится нормальной высокой амплитуды акустической волны .

Сильные звуковые волны, воспринимаемые как гром или ударные волны, иногда ошибочно называют ударными волнами.

Ударная волна в твердых телах
В случае твердых тел термин «ударная волна» обычно понимается как волна сжимающего напряжения большой амплитуды или импульс давления, который вызывает почти мгновенное увеличение напряжения или давления в среде - проходящая волна увеличивает плотность тела. по направлению его движения (см. детонация ).

Волны большой амплитуды возникают на Земле в результате таких явлений, как подземный взрыв, землетрясение или удар метеорита . Их можно производить под контролем в лаборатории, и они очень полезны как в геофизике, так и в исследованиях твердых тел.

Прохождение ударной волны через твердое тело вызывает изменение физического состояния материала. Он может, например, сдвигать атомы, изменять уровни энергии электронов и изменять баланс внутренней энергии. Измерения поведения твердых тел, подвергнутых сильным импульсам давления, пролили новый свет на основные свойства твердых тел и привели к использованию ударной волны в медицине - фокусируя ультразвуковой луч на почечных камнях, вы можете их раздавить ( литотрипсия) - или для разработки таких полезных промышленных методов, как плакирование взрывчаткой и сварка, резка и формование взрывом, ударное прессование порошков в неподвижные части машин, взрывные земляные работы (например, земляные работы) и производство новых материалов с особыми свойствами.

Экспериментаторы обычно создают ударные волны в материалах либо путем взрыва применяемого взрывчатого вещества, либо путем попадания высокоскоростного снаряда, выпущенного из пушки или ускоренного взрывом. LOOTRUN