Der Artikel mit dem Mikrofon hat mich auf eine Idee gebracht^^
Wenn man mit einem Flugzeug eine längere Zeit exakt auf Schallgeschwindigkeit flöge, dann würde sich doch eine unglaubliche Druckwelle aufbauen. Wenn man das lange genug triebe und sich vllt auch noch ein paar Boxen ans Flugzeug schnallen würde, dann würde die Druckwellle doch alles auf dem Boden plätten?!
Danke schonmal für die Antworten,
Paul
Hallo Paul,
die Schockwelle ist statisch, sie baut sich nicht immer weiter auf. Sie enthält zwar Schall aus der Vergangenheit, also von früheren Positionen, aber der ist ja entsprechend abgeschwächt wie jede andere Kugelwelle auch - es handelt sich um eine unendliche Reihe aus abnehmenden Summanden, die aber einen endlichen Grenzwert hat.
Für eine Druckwelle, wie du sie haben möchtest, würde ich eine kleine taktische Atombombe empfehlen. Ist allerdings auch endlich.
Gruss Reinhard
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Der Artikel mit dem Mikrofon hat mich auf eine Idee gebracht^^
Wenn man mit einem Flugzeug eine längere Zeit exakt auf
Schallgeschwindigkeit flöge, dann würde sich doch eine
unglaubliche Druckwelle aufbauen. Wenn man das lange genug
triebe und sich vllt auch noch ein paar Boxen ans Flugzeug
schnallen würde, dann würde die Druckwellle doch alles auf dem
Boden plätten?!
ich glaube, du bringst da so ein paar begriffe durcheinander…so z.b. schalldruck, schallleistung, schallgeschwindigkeit, lautstaerke usw.
wieso drehst du nicht die boxen so laut, dass das flugzeug durch den schalldruck auf schallgeschwindigkeit gebracht wird???
waere doch viel einfacher…*hust*
die Schockwelle ist statisch, sie baut sich nicht immer weiter
auf. Sie enthält zwar Schall aus der Vergangenheit, also von
früheren Positionen, aber der ist ja entsprechend abgeschwächt
wie jede andere Kugelwelle auch - es handelt sich um eine
unendliche Reihe aus abnehmenden Summanden, die aber einen
endlichen Grenzwert hat.
Meinst du damit, dass sie nicht weiter wüchse, weil der Schall sich nicht ohne Reibung fortsetzen kann?
Hallo,
nein, eigentlich nicht, aber das kommt noch dazu. Der Punkt ist, dass sich die Wellenfront aus einzelnen Kugelwellen zusammensetzt, aber die Kugeln sind je nach Ursprungsort immer grösser und daher der Schalldruck immer niedriger, rein aus geometrischen Gründen (der Schalldruck nimmt mit der Entfernung ab, und zwar mir der dritten Potenz, auch ganz ohne Reibung). Dass die abnehmenden Summanden nur einen endlichen Grenzwert haben, ist zugegeben eine Behauptung aus dem Mathematikerbauch heraus, wird aber in der Flugpraxis bestätigt.
Gruss Reinhard
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Hallo,
eine Schallwelle bedeutet: zwei Zonen mit unterschiedlichem Druck. Dazwischen eine Übergangszone. Minimaler Druck ist klar: Vakuum. Maximaler Druck ist genau das, was das Flugzeug vor sich herschieben kann. Das ist durch die Triebwerksleistung begrenzt - irgendwann erfährt das Flugzeug so starken Gegendruck, dass es die Schallgeschwindigkeit nicht mehr halten kann. Die mechanische Belastung bis dahin könnte bereits zu Zerstörungen führen (was bei den nicht überschalltauglichen Flugzeugen auch schon zu Abstürzen geführt hat). Der maximal erreichbare Schalldruck ist also begrenzt. Und schließlich muss der Schall auch noch den Boden erreichen, wobei er sich zusätzlich abschwächt - wegen Reibung und Ausdehnung (also Energieverteilung).
Trotzdem wäre das schon ziemlich laut.
Gruß
loderunner
Dann müsste man sehr tief fliegen, damit die unterschiede der Kugelwellen nicht zu groß sind. Aber, wie loderunner schon sagte, macht das Flugzeug irgendwann nicht mehr mit…
schade^^
Hallo,
Trotzdem wäre das schon ziemlich laut.
Das ist leicht untertrieben. Wer erstmals den Überschallknall eines Flugzeuges in großer Höhe (dort fliegen die üblicherweise) miterlebt, wird ihn leicht mit der Druckwelle einer schweren Detonation in der näheren Umgebung verwechseln, bei der auch schonmal Fenster und Wände wackeln können. Bei geringer Flughöhe würde das dementsprechend zu schweren Schäden an Gebäuden führen.
Jörg
Das ist leicht untertrieben. Wer erstmals den Überschallknall
eines Flugzeuges in großer Höhe (dort fliegen die
üblicherweise) miterlebt, wird ihn leicht mit der Druckwelle
einer schweren Detonation in der näheren Umgebung verwechseln,
bei der auch schonmal Fenster und Wände wackeln können.
Ich habe früher mal in rostock gewohnt und da hat die Bundeswehr einen Stützpunkt. Deren Flugzeuge dürfen erst ab einer bestimmten Entfernung vom Land auf Überschall gehen, aber manchmal sind sie nicht artig und machen das schon vorher. Der Reflex zum Ohrenzuhalten wird dabei jedenfalls immer ausgelöst, besonders wenn es zwei oder gar drei hintereinander sind.
Da habe ich mich immer gefragt, wie dese Kameramänner das auf den Flugzeugträgern aushalten. Ich weiß nicht, wer diese Videos kennt, aber da Fliegt ein Flugzeug ganz nah an nem Flugzeugträger vorbei und geht dabei auf Überschall. Dabei kondensiert das Wasser in der Luft durch den Druck und das filmen die aus 100m Entfernung.
Muss denen nicht nur das Trommelfell, sondern auf alles andere weggefetzt werden?
Link zu einem solchen Video:
Hallo!
Da habe ich mich immer gefragt, wie dese Kameramänner das auf
den Flugzeugträgern aushalten. Ich weiß nicht, wer diese
Videos kennt, aber da Fliegt ein Flugzeug ganz nah an nem
Flugzeugträger vorbei und geht dabei auf Überschall.
Um einem häufigen Missverständnis entgegenzutreten: Der Überschallknall entsteht nicht, wenn ein Flugzeug in Überschall geht („die Schallmauer durchbricht.“), sondern wenn die Schockwelle eines mit überschall fliegenden Flugzeugs beim Betrachter ankommt.
Dabei
kondensiert das Wasser in der Luft durch den Druck und das
filmen die aus 100m Entfernung.
Was Du beschreibst, sieht man in diesem Film noch deutlicher:
http://www.youtube.com/watch?v=nIhF0zMichI&NR
Man sieht deutlich den Machkegel. Aus dem Öffnungswinkel könnte man die Geschwindigkeit berechnen und diese liegt eindeutig über Mach 1 (Bei Mach 1 entartet der Machkegel zu einer Ebene).
Tolle Bilder!
Muss denen nicht nur das Trommelfell, sondern auf alles andere
weggefetzt werden?
Ich erinnere mich noch daran, dass in den Zeiten des kalten Krieges auch über Deutschland häufiger Kampfchets im Überschallflug hinwegdonnerten. Die Flughöhe war zwar deutlich höher als in den gezeigten Videos. Aber die Entfernung zwischen Beobachter und Flugzeug werden durch die Kameraperspektive auch etwas verzerrt. Trotzdem haben sich die Leute hoffentlich die Ohren zugehalten 
Michael
Man sieht deutlich den Machkegel. Aus dem Öffnungswinkel
könnte man die Geschwindigkeit berechnen und diese liegt
eindeutig über Mach 1
Das heißt, diese Kegel enstehen auch beim normalen Flug und nicht nur beim Durchbrechen?
Hallo Paul,
Das heißt, diese Kegel enstehen auch beim normalen Flug und
nicht nur beim Durchbrechen?
Das Flugzeug zieht den Kegel während des gesamten Fluges mit Überschallgeschwindigkeit hinter sich her. Die Druckwelle spürst Du aber nur einmal, wenn der Kegeloberfläche mit mach 1 über Dich hinwegfegt. Meistens gibt es neben der Bug- noch eine zweite Heckwelle. So entsteht dann der charakteristische Überschall-Doppelknall.
Den Effekt kannst Du übrigens auch sehr schön im Wasser beobachten. Wenn sich ein Schiff schneller bewegt als die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wasserwellen auf der Oberfläche, was nicht sehr schwer ist, ensteht genau diese kegelförmige Wellenfront (natürlich nur 2-dimensional), auch Bugwelle genannt.
Jörg
Dank aller habe ich das jetzt ausreichend verstanden!
Das ist durch die
Triebwerksleistung begrenzt - irgendwann erfährt das Flugzeug
so starken Gegendruck, dass es die Schallgeschwindigkeit nicht
mehr halten kann.
Eine letzte Frage stellt sich mir aber noch:
Wie kann man diesen Gegendruck berechnen?
Hallo!
Den Effekt kannst Du übrigens auch sehr schön im Wasser
beobachten. Wenn sich ein Schiff schneller bewegt als die
Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wasserwellen auf der
Oberfläche, was nicht sehr schwer ist, ensteht genau diese
kegelförmige Wellenfront (natürlich nur 2-dimensional), auch
Bugwelle genannt.
Das ist nicht richtig. Zitat aus Gerthsen-Physik:
„Diese [Bugwelle] wird oft als typisches machsches Phänomen analog zum Überschallknall oder der Tscherenkow-Strahlung bezeichnet. Die einfache Beobachtung, daß der Öffnungswinkel der Bugwelle nicht von der Schiffsgeschwindigkeit abhängt, sondern immer ca. 2 * 20° ist, widerspricht dem aber, denn ein Mach-Kegel sollte sich nach sin theta = c/v mit wachsendem v verengen…“
Die Bugwelle wird durch Interferenz von allen Wasserwellen, die von allen Schiffsorten ausgehen und von allen Frequenzen erklärt. Im Gegensatz zu Schallwellen in der Luft ist bei Wasserwellen die Dispersion entscheidend. Für Orte außerhalb der Bugwelle gibt es keine konstruktive Interferenz mehr.
Michael
Hallo Michael,
Den Effekt kannst Du übrigens auch sehr schön im Wasser
beobachten. Wenn sich ein Schiff schneller bewegt als die
Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wasserwellen auf der
Oberfläche, was nicht sehr schwer ist, ensteht genau diese
kegelförmige Wellenfront (natürlich nur 2-dimensional), auch
Bugwelle genannt.Das ist nicht richtig. Zitat aus Gerthsen-Physik:
„Diese [Bugwelle] wird oft als typisches machsches Phänomen
analog zum Überschallknall oder der Tscherenkow-Strahlung
bezeichnet. Die einfache Beobachtung, daß der Öffnungswinkel
der Bugwelle nicht von der Schiffsgeschwindigkeit
abhängt, sondern immer ca. 2 * 20° ist, widerspricht dem aber,
denn ein Mach-Kegel sollte sich nach sin theta = c/v mit
wachsendem v verengen…“Die Bugwelle wird durch Interferenz von allen Wasserwellen,
die von allen Schiffsorten ausgehen und von allen Frequenzen
erklärt. Im Gegensatz zu Schallwellen in der Luft ist bei
Wasserwellen die Dispersion entscheidend. Für Orte außerhalb
der Bugwelle gibt es keine konstruktive Interferenz mehr.
Wenn es im Gerthsen steht, sollte was dran sein. Verallgemeinern kann man das aber nicht. Jedenfalls kann ich, wenn ich einen Körper mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch ein Wasserbecken ziehe, Bugwellen mit beliebigen Öffnungswinkeln von fast null bis 180° erzeugen, genau wie bei einem Mach-Kegel.
Jörg
Hallo Jörg!
Wenn es im Gerthsen steht, sollte was dran sein.
Verallgemeinern kann man das aber nicht. Jedenfalls kann ich,
wenn ich einen Körper mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten
durch ein Wasserbecken ziehe, Bugwellen mit beliebigen
Öffnungswinkeln von fast null bis 180° erzeugen, genau wie bei
einem Mach-Kegel.
Kannst Du das wirklich? Ich meine: Hast Du es ausprobiert?
Und: Handelt es sich um Kapillarwellen oder Schwerewellen. Die Bugwelle eines Schiffes entsteht eindeutig aus Schwerewellen und kann wohl kaum mit dem Finger in der Badewanne nachgespielt werden.
Um die Behauptung aus dem Gerthsen zu überprüfen, habe ich mal bei Google-Earth ein Boot mit schöner Bugwelle gesucht. Hier wzrde ich fündig: lat=41.2716615186, lon=-72.1067669052 (Besonders schön aus einer Höhe von 5000ft). Man kann deutlich folgendes erkennen: Die Gischtspur des Bootes, die Wellenfronten der vom Boot erzeugten Wellen, die Einhüllende dieser Wellen. Die Einhüllende ist die sogenannte Bugwelle und hat den vorhergesagten Öffnungswinkel von 40°. Interessant ist, dass sie selbst keine Wellenfront ist, d. h. die Punkte auf der Bugwelle sind nicht phasengleich (im Machkegel wären sie das).
Michael
Bugwelle
Nachtrag:
Ich habe inzwischen eine bessere Luftaufnahme gefunden:
Bei lat=53.5543307535, lon=9.80653778188 (das ist auf der Elbe zwischen Hamburg und Cuxhaven) kreuzen ein dickes Containerschiff und ein kleines Motorboot. Obwohl beide Schiffe höchstwahrscheinlich verschiedene Geschwindigkeiten haben, sind die Öffnungswinkel ihrer Bugwellen identisch, d. h. die Bugwellen laufen parallel.
Also scheint der gute alte Gerthsen doch recht zu haben.
Gruß, Michael
Hallo Michael,
Wenn es im Gerthsen steht, sollte was dran sein.
Verallgemeinern kann man das aber nicht. Jedenfalls kann ich,
wenn ich einen Körper mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten
durch ein Wasserbecken ziehe, Bugwellen mit beliebigen
Öffnungswinkeln von fast null bis 180° erzeugen, genau wie bei
einem Mach-Kegel.Kannst Du das wirklich? Ich meine: Hast Du es ausprobiert?
Natürlich, wenn ich hier etwas poste, was ich leicht überprüfen kann, überprüfe ich das vorher. Einen großen Öltanker hatte ich leider gerade nicht zur Hand, deshalb der Versuch in klein
Und: Handelt es sich um Kapillarwellen oder Schwerewellen. Die
Bugwelle eines Schiffes entsteht eindeutig aus Schwerewellen
und kann wohl kaum mit dem Finger in der Badewanne
nachgespielt werden.
Es kann natürlich sein, dass bei großen Schiffen strömungstechnische Aspekte zum tragen kommen. Schließlich wird da auch viel Wasser in horizontaler Richtung bewegt.
Um die Behauptung aus dem Gerthsen zu überprüfen, habe ich mal
bei Google-Earth ein Boot mit schöner Bugwelle gesucht. Hier
wzrde ich fündig: lat=41.2716615186, lon=-72.1067669052
(Besonders schön aus einer Höhe von 5000ft). Man kann deutlich
folgendes erkennen: Die Gischtspur des Bootes, die
Wellenfronten der vom Boot erzeugten Wellen, die Einhüllende
dieser Wellen. Die Einhüllende ist die sogenannte Bugwelle und
hat den vorhergesagten Öffnungswinkel von 40°. Interessant
ist, dass sie selbst keine Wellenfront ist, d. h. die Punkte
auf der Bugwelle sind nicht phasengleich (im Machkegel wären
sie das).
Naja, wenn ich das nächste Mal, wenn ich an einem größeren Gewässer bin, werde ich darauf achten. Irgendwo müßte es dann ja auch einen Übergang von dem „Mach-Kegel“ im Wasserbecken und der Bugwelle eines großen Schiffes geben.
Jörg
Hallo Jörg,
Naja, wenn ich das nächste Mal, wenn ich an einem größeren
Gewässer bin, werde ich darauf achten. Irgendwo müßte es dann
ja auch einen Übergang von dem „Mach-Kegel“ im Wasserbecken
und der Bugwelle eines großen Schiffes geben.
Ich schicke Dir die Bilder per Email.
Ja, es gibt einen Übergang. Der liegt (wieder laut Gerthsen) bei einer Wellenlänge von 1,72 cm. Ich habe’s auch gerade eben mit dem Finger im Waschbecken ausprobiert. Die Wellen, die ich dabei erzeugte, waren in der Größenordnung, so dass ein Machkegel zu beobachten war.
Bei größeren Wellenlängen gilt c = Wurzel(g*lambda/2pi), d. h. die Ausbreitungsgeschwindigkeit hängt von der Wellenlänge ab. (Nur um nochmal aufs Thema zurückzukommen: Beim „Überschallknall“ gilt c(lambda) = const.)
Michael