Fysiska egenskaper och effekter av en ljudbang
Fysik
Utställare
Alice Persson
Skola
Östra Real
Ort
Stockholm
Projektsammanfattning
En ljudbang är ett ljudfenomen som uppkommer när ett objekt uppnår en hastighet som är högre än ljudets hastighet. Denna litteratur-och beräkningsstudie förklarar orsakssambanden i uppkomsten av en ljudbang, redogör för fenomenets förlopp och egenskaper. Metoden består av inläsning på olika fysiska formler och samband och de avgränsningar som har gjorts är för att underlätta för läsaren och skapa en tillgänglig bild av arbetets frågeställningar och resultat. En beräkning av ett hypotetiskt exempel synliggör hur ljudbangens egenskaper påverkas av olika atmosfäriska tillstånd såväl som besvarar vilket värde den okända konstanten k har i formeln för dragkraft. Resultatet visar att intensitet och spridning bland annat varierar med altitud, temperatur och luftmotstånd och att den okända konstanten k kan beräknas till 5,8 ∙ 10^5. Fenomenet ljudbang bör studeras vidare för att minimera skaderisken vid ljudbang men främst för att utforska nya användningsområden för överljudsflygning.
Abstract
Ladda nerPoster
Häftigt! Nu skrev du ju förvisso att du tagit avstånd från hur luftfuktighet påverkar ljudbang i ditt experiment men jag undrar om du möjligtvis vet om det finns någon litteratur som undersöker detta och i så fall vad de kom fram till. Sedan undrar jag också om du har några tankar på hur man skulle kunna minimera skadorna av en ljudbang. Bra jobbat med projektet, riktigt bra!
Tack så hemskt mycket! När ett flygplan går igenom ljudvallen kan det uppstå kondensation som har med luftfuktigheten att göra, ofta det man kan se på bilder. Men om du undrar mer om hur luftfuktigheten påverkar ljudet kan jag länka till en hemsida och ett arbete som tar upp lite om hur den relativa luftfuktigheten påverkar ljudets utbredning.
https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1343441/FULLTEXT01.pdf
https://www.smhi.se/kunskapsbanken/meteorologi/hur-langt-kan-vi-hora-1.5081
Det finns även mycket forskning på hur man reducerar intensiteten av en ljudbang. Detta handlar ofta mer om aerodynamiken, det vill säga hur man väljer att konstruera planen för att minimera ljudbangen. Mycket tyder på att längre och smalare plan bildar en mer spetsig mach-vinkel och att ljudets intensitet då hunnit minska något mer innan det träffar marken långt senare. Något som också spelar roll är planet altitud, ju högre höjd planet flyger på desto längre tid tar det för ljudet att nå marken, därmed har intensiteten minskat.
Mer om hur man konstruerar plan som ska färdas i överljudshastighet kan du bland annat hitta på NASAs hemsida och i detta arbete, https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20040000389/downloads/20040000389.pdf.
Tack för din kommentar!
/ Alice
Hur gjorde du när du valde ämne, frågeställning och metod till ditt projekt?
Hej Leo!
Jag har många nära familjevänner som varit/är aktiva inom flygvapnet och länge varit intresserad. När vi började jobba med ljud i höstas tänkte jag att det kunde vara en rolig idé att skriva om just ljudbang.
Den första frågeställningen jag valde “Vad är en ljudbang?”hade ett lite mer pedagogiskt syfte. Jag upptäckte att det man många förklaringar på fenomenet i ett mer allmänbildande syfte där förklaringarna var ganska simpla. Det fanns också väldigt avancerade examensarbeten som var mer intriktade på tillämpningar av ljudbang och hur man kan påverka intensitet och spridning. Jag ville helt enkelt skriva ett kort och koncist svar som förklarar fenomenet på ett sätt som är förståligt för någon som läser fysik på gymnasiet. När jag sedan stötte på en okänd konstant i formeln för dragkraft, som jag hade med i min beräkning, som jag inte kunde hitta något värde på bestämde jag mig för att på egen hand försöka räkna ut värdet på konstanten. Därmed blev det min andra frågeställning som är något mer detaljerad.
Jag hade väldigt gärna velat undersöka en något mer innovativ frågeställning i någon form av vindtunnel eller datorsimulation, men trots försök fick jag tyvärr ej möjlighet till det. Därför fick mitt arbete bli en litteratur-och beräkningsstudie. Jag läste på väldigt mycket för att skriva en tydlig bakgrund och gjorde en beräkning för att belysa vilka variabler som påverkar effekten av en ljudbang och även för at kunna besvara frågeställning två.
Tack för din kommentar!
/Alice
Så duktig! ❤️
Tack Hanna!<3