超音速浴缸物理学

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在你的浴缸里出现音爆? 显然,一个硬物落入水中可以推动一股空气射流冲出水面,速度非常快,以至于短暂地突破音障。

荷兰特温特大学和西班牙塞维利亚大学的物理学家进行了一项实验,他们将一个盘状物体水平拉入水中,使其以每秒一米的相对缓慢速度(大致相当于从几厘米高度掉落圆盘的速度)撞击水面。 圆盘排开水,并在下沉时在其尾迹中产生气泡。

当水合拢形成气泡时,它将空气向上推过越来越窄的颈部,加速空气。“这就像一个正在关闭的小喷嘴,”特温特的德特勒夫·洛斯解释说,类似于火箭发动机中发生的情况。 为了追踪空气的运动,研究小组用舞蹈俱乐部中使用的烟雾机产生的甘油液滴填充空气。


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研究人员使用高速摄像机和计算机模拟估计,射流的峰值速度达到每秒 350 米,略高于音速。 他们的报告发表在 1 月 15 日的《物理评论快报》上。 尽管对于不同形状和大小的物体,细节会有所变化,但“物理原理是相同的”,洛斯说。“通过将石头扔入水中,你会产生超音速射流。”

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