超音速浴缸物理学:当圆盘被推入水中时会发生什么?

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


音爆可能发生在相当常见的环境中:例如,当你鞭子抽响时听到的就是音爆。但是在你的浴缸里?显然,每当硬物落入水中时,就会产生一股空气射流,短暂地达到超音速

为了研究这一点,荷兰特温特大学和塞维利亚大学的物理学家们进行了一项实验,他们将一个圆盘状物体平面朝下以每秒一米的相对悠闲的速度 погрузили (plunged - assuming "plunged" was intended in original context, otherwise "pushed") 到水中。

当圆盘下沉时,它排开水并在其尾迹中产生了一个气泡。


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当水合拢形成气泡时,它将空气向上推过越来越窄的颈部,使其加速。

特温特的 Detlef Lohse 解释说:“这就像一个正在关闭的小喷嘴”,类似于火箭发动机中发生的情况。为了追踪空气的运动,研究小组用迪斯科舞厅中使用的烟雾机产生的甘油液滴填充空气。

研究人员使用高速摄像机和计算机模拟的辅助,估计射流在其峰值速度达到每秒 350 米,略高于音速,研究小组在即将出版的《物理评论快报》上报告说。

Lohse 说,虽然对于不同形状和尺寸的物体,许多细节可能会发生变化,“但物理原理是相同的”。“将石头扔进水中,你就会产生超音速射流。”

研究人员现在计划研究在物体 погружении (plunging - assuming "plunging" was intended in original context, otherwise "pushing") 实验中产生的空气射流所产生的声音。

来源:Detlef Lohse

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