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So surfen Sie auf einer Überschall-Stoßwelle
Stoßwellen sind keine gewöhnliche Schallwelle. Sie treten in Luft auf, wenn sich die Geschwindigkeit des Gases um mehr als die Schallgeschwindigkeit ändert, meist beim Anstoßen durch einen Festkörper. In diesem Fall können Schallwellen nicht entweichen und bilden einen Hochdruckbereich, die sogenannte Stoßfront.
Es ist schwer vorstellbar, warum Stoßwellen nützlich sein könnten, aber die Aufgabe wird heute von Nick Parziale vom California Institute of Technology in Pasadena und ein paar Kumpels, die erklären, wie man darauf surft, etwas einfacher.
Um die Phänomene zu untersuchen, platzierten sie zwei Nylonkugeln, eine kleiner als die andere, in einem Überschallwindkanal und beschossen sie mit einem Überschallschuss von Luft, der sich mit Mach 4 bewegte. Anschließend filmten sie die resultierende Stoßwelle mit einer Technik, die als Schlieren-Fotografie bekannt ist
Die Kugeln beginnen sich zu berühren, beginnen sich aber sofort zu trennen. Interessant ist, dass die Flugbahn der kleineren Kugel der Bugwelle der größeren Kugel folgt. Mit anderen Worten, der kleinere Ball surft auf der Stoßwelle seines größeren Partners.
Parziale und Co haben auch ein 3D-Computermodell der Bewegung erstellt, in dem sie die Flugbahn der Kugeln berechnen, indem sie die aerodynamischen Kräfte berechnen, die zu jedem Zeitpunkt auf sie einwirken. Sie sagen, dass der Effekt stark von der Form und Geometrie des Systems abhängt, falls Sie daran denken, nach Ihrem Surfbrett zu greifen.
Sie veröffentlichen die Ergebnisse in Form eines Videos für die 2010 APS Gallery of Fluid Dynamics.
Wenn Sie sich fragen, warum sich jemand für diese Art von Phänomen interessiert (abgesehen von nackter Neugier), kommt Stoßwellensurfen regelmäßig in der Natur vor, wenn ein Objekt, das sich mit Überschallgeschwindigkeit bewegt, zerbricht. Ein bekanntes Beispiel ist das Aufbrechen von Meteoriten, wenn die kleineren feurigen Fragmente auf der Stoßwelle des Primärkörpers surfen und eine Art 3D-Bild der Bugwelle erzeugen.
Ref: arxiv.org/abs/1010.3248 : Experimentelle Untersuchung des Stoßwellensurfens
Videos: arxiv.org/src/1010.3248v2/anc