- مقدمه
- شاک ویو چیست؟
- مثالی از یک شاک ویو
- شاک ویو چه تفاوتی با موج صوتی دارد؟
- ویژگی‌های شاک ویو چیست؟
- انواع شاک ویو چیست؟
- سخن پایانی
در فیزیک، به امواج ضربه‌ای، شاک ویو می‌گویند. شاک ویو چیست؟ نوعی موج فشار قوی در یک محیط الاستیک مانند هوا، آب یا هر ماده جامدی است که به علت انفجار یا رعد و برق یا سایر پدیده‌ها، تغییراتی در فشار ایجاد می‌کند. به عبارتی دیگر، شاک ویو نوعی اختلال است که با سرعتی بیشتر از سرعت صوت در محیط پخش می‌شود. طبق قاعده، مانند امواج معمولی، شاک ویوها حامل انرژی هستند و می‌توانند در محیط پخش شوند. از همه مهم‌تر، شاک ویو را با تغییر ناگهانی و تقریبا ناپیوسته در فشار، دما و چگالی محیط می‌شناسند. در همین راستا در این مطلب فیزیوتراپی پویان، به این موضوع می‌پردازیم که شاک ویو چیست و سپس درباره ویژگی‌ها و انواع آن صحبت خواهیم کرد.
شاک ویو چیست؟
وقتی یک هواپیما با سرعتی کمتر از سرعت امواج صوتی حرکت می‌کند، در وهله اول، هوا جلوتر از آن حرکت می‌کند. در این بین، قبل از اینکه هواپیما به آن نزدیک شود، هوا از مسیر خارج می‌شود. امواج فشاری که هواپیما ایجاد می‌کند از هوا عبور کرده و در نهایت صاف و محو می‌شوند. با این حال، وقتی هواپیما به سرعت صوت می‌رسد و به امواج فشاری خود می‌رسد، هوایی که جلوتر از آن قرار دارد هیچ سیگنالی مبنی بر نزدیک شدن هواپیما دریافت نمی‌کند. در نتیجه، هواپیما، هوا را به جریان انداخته و یک موج فشار قوی ایجاد می‌کند که به آن شاک ویو گفته می‌شود. در این حالت، وقتی هوا از طریق شاک ویو جریان می‌یابد، فشار، چگالی و دمای آن به شدت و به سرعت افزایش پیدا می‌کند.
مثالی از یک شاک ویو
یک محیط ویژگی‌های مختلفی مانند فشار، چگالی و دما دارد. وقتی یک هواپیمای مافوق صوت، رعد و برق یا انفجار، یک موج فشار قوی یا یک شاک یو در یک محیط الاستیک ایجاد می‌کند، یک تغییر فشار شدید در داخل محیط رخ می‌دهد. در چنین شرایطی، فشار موج قوی ناشی از یک هواپیمای مافوق صوت، مخروطی است که جبهه‌های موج کروی را تشکیل می‌دهد. علاوه بر این، اصطلاح «فوق صوت» به این معنی است که هواپیما، امواجی با سرعتی بسیار بیشتر از سرعت صوت در هوا شکل می‌دهد.
شاک ویو چه تفاوتی با موج صوتی دارد؟
آیا می‌دانید تفاوت موج صوتی با شاک ویو چیست؟ شاک ویو از جهات زیر با امواج صوتی تفاوت دارد:
در یک شاک ویو، فشرده‌سازی با تغییرات شدید و ناگهانی در فشار، چگالی و دمای محیطی که امواج منتشر می‌شوند یا حرکت می‌کنند، صورت می‌گیرد. در نتیجه، شاک ویوها به شکلی متفاوت با امواج صوتی معمولی منتشر می‌شوند.
علاوه بر این، شاک ویوها با سرعتی بیشتر از امواج صوتی حرکت می‌کنند و در نتیجه با افزایش دامنه، سرعت آنها افزایش می‌یابد. با این حال، شدت امواج یک شاک ویو نیز بسیار سریع‌تر از یک موج صوتی کاهش می‌یابد. علاوه بر این، مقداری از انرژی شاک ویو با گرم کردن محیطی که از آن عبور می‌کند، از بین می‌رود. انفجار هوا با یک شاک ویو قوی ایجاد می‌شود و دارای خاصیتی به نام دامنه است. این خاصیت با ویژگی مجذور فاصله کاهش می‌یابد تا زمانی که موج آنقدر کم شود و از قوانین امواج صوتی پیروی کند.
شاک ویوها می‌توانند خواص الکتریکی، مکانیکی و حرارتی مواد را تغییر شکل دهند؛ بنابراین می‌توانیم از شاک ویوها برای مطالعه معادله حالت‌هایی مانند رابطه فشار، دما و حجم هر ماده استفاده کنیم.
ویژگی‌های شاک ویو چیست؟
شاید شما هم این سوال را بپرسید که مهم‌ترین ویژگی‌های شاک ویو چیست؟ گاهی اوقات، هنگام مقایسه جریان‌های مافوق صوت ممکن است از طریق فن انبساط به افزایش انبساط دست پیدا کنیم. به عنوان مثال، یک فن انبساط معروف، فن انبساطی Prandtl-Meyer است. موج انبساطی ممکن است به فن انبساطی نزدیک شده یا به آن برخورد کند و در نهایت با شاک ویو ترکیب شده و فرآیندی از تداخل مخرب ایجاد کند.
ترکش صوتی نیز با عبور یک هواپیمای مافوق صوت مرتبط است؛ به عبارتی دیگر، ترکش صوتی، نوعی موج صوتی است که در نتیجه تداخل سازنده ایجاد می‌شود. هنگامی که یک شاک ویو از ماده عبور می‌کند، انرژی آن حفظ می‌شود، اما میزان آنتروپی افزایش می‌یابد. این تغییر در خواص ماده با کاهش انرژی همراه خواهد بود.
با این حال، ما می‌توانیم از این انرژی به عنوان نیروی کششی روی اجسام مافوق صوت نتیجه‌ای بدست آوریم. بنابراین، شاک ویوها فرآیندهایی به شدت غیرقابل برگشت هستند. اما ما چند نوع شاک ویو داریم که در ادامه بهتر است به معرفی آنها بپردازیم.
انواع شاک ویو چیست؟
پیش از این به ویژگی‌های شاک ویو اشاره کردیم. در این بخش می‌خواهیم به معرفی انواع شاک ویو و تعریف آنها بپردازیم.
شاک ویو ضربه‌گیر
شاک ویو ضربه‌گیر، یک انفجار انرژی است که در هنگام منفجر شدن یک جسم منتشر می‌شود. علاوه بر این، انفجار، بلافاصله هوای پیرامون محل انفجار را فشرده می‌کند. در نتیجه، هوای فشرده در همه جهات و دور از منبع پراکنده می‌شود و تا زمانی که فشردگی هوا کاهش پیدا کند موج به حرکت خود ادامه می‌دهد. علاوه بر این، افرادی که نزدیک منبع انفجار باشند تحت تأثیر موج انفجار قرار می‌گیرند.
شاک ویو مورب
دیگر انواع شاک ویو چیست؟ شاک ویو مورب یکی دیگر از انواع شاک ویوها است. برای تجزیه و تحلیل شاک ویوها، آنها را به یک بدنه متصل می‌کنند. پس از آن، می‌توان فهمید که شاک ویوها در زاویه‌ای دلخواه حرکت کرده و جهت جریان را تغییر می‌دهند. به این نوع شاک ویو، شاک ویو مورب می‌گویند. در واقع، این نوع از شاک ویوها را باید با بردار جزء جریان تحلیل کرد. انجام این کار، امکان بررسی جریان در جهتی عمود بر شوک مورب که یک شوک معمولی است را می‌دهد.
موج ماخ
موج ماخ یک موج فشار در جریان دینامیک سیال است. این نوع موج با تغییر جزئی در فشار به یک جریان قابل تراکم اضافه می‌شود و با سرعت صوت حرکت می‌کند.
در این مطلب با شاک ویو، ویژگی‌ها و انواع مختلف آن آشنا شدید. امیدواریم که این مطلب مفید بوده و به شما در آشنایی با این پدیده کمک کرده باشد.
جهت هماهنگی می توانید با شماره 02133845391 تماس بگیرید.
