Frage von Edardstark, 21

Knall bei Überschallgeschwindigeit?

Warum gibt es einen Knall bei Überschallgeschwindigkeit?(zb Jet ider Peitsche)
Bitte auf Teilchenebene erklären!

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 3

Da müssen wir erstmal den Begriff "Schallmauer durchbrechen" genauer betrachten.
Da gibt es tatsächlich keine Mauer und nichts wird durchbrochen. Das sagt man nur so wegen des lauten Knalls, wenn ein Flugzeug mit Überschallgeschwindigkeit fliegt.

Das kommt dann physikalisch gesehen daher:
Durch das schnellfliegende Flugzeug wird die Luft vor dem Flugzeug komprimiert. Beim Unterschallflug reagiert die Luft dadurch, dass sie seitlich wegströmt, also um den Rumpf und um die Tragflächen herum.

Im Überschallflug kann sie aber nicht so schnell wegfließen, wie erforderlich, da die maximal mögliche Strömungsgeschwindigkeit durch die Schallgeschwindigkeit vorgegeben ist. Schneller als mit Schalllgeschwindigkeit kann die Luft nicht ausweichen. Dadurch ensteht ein sehr schmaler Bereich sehr hohen Drucks innerhalb der Luft, die vor dem Flugzeug hergeschoben wird. Diesen Bereich nennt man Verdichtungsstoß. Dieser hohe Druck breitet sich mit etwa Schallgeschwindigkeit in alle Richtungen fort und gelangt irgendwann mal auf die Erdoberfläche. Den plötzlichen Druckanstieg mit genauso schnellem anschließendem Druckabfall nehmen wir als Knall wahr. Dieser Druckunterschied lässt auch Fensterscheiben wackeln.

An den Tragflächen und am Ende des Flugzeuges gibt es auch noch Verdichtungsstöße. Da wirds aber etwas komplizierter mit der Erklärung als an der Spitze. Der Effekt ist allerdings derselbe.

Der Knall kommt einem nur momentan vor, wenn man an einer Stelle steht. Tatsächlich ist aber der "Knall" eine Dauererscheinung, die entlang der gesamten Flugbahn zu hören ist. Der Knall rast praktisch mit der Geschwindigkeit des Flugzeuges über die Erdoberfläche.

Hier wäre ein Foto, auf dem man die Druckunterschiede bzw. die Bereiche des Überdruckes  (schwarze Linien) gut sehen kann.:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6c/Schlieren\_photograph\_of\_T...

Bei sehr hoher Luftfeuchtigkeit führt der Druck bzw, der http://www.gotech.at/archiv/archiv2009/2009\_ueberschallknall/ef\_ueberschall.jp... zum Auskondensieren der Luftfeuchtigkeit:


Kommentar von Hamburger02 ,

Mist, zu wenig Zeit zum korrigieren. Hier der zweite Link nochmal:

http://www.gotech.at/archiv/archiv2009/2009\_ueberschallknall/ef\_ueberschall.jp...

Antwort
von Richard30, 6

Naja kurz gesagt: Es gibt ne Druckwelle. Vor dem Flugzeug, staut sich die Luft zusammen, das hat man ja auch schon bei Unterschall, aber da, kann sich der Überdruck langsam aufbauen. Würde ein Flugzeug also aus nen Drucksensor fliegen, würde der Sensor erst Normaldruck bemerken, aber dann wie der Druck höher wird, dann wie das Flugzeug da ist.

Bei Überschall, Erhöht sich der Druck aber quasi schlagartig, es gibt also eine massive Stoßfront, die sich wie ein Kegel hinter dem Flugzeug her zieht. Genau genommen sind es mehrere Stoßfronten, einmal an der Spitze, dann aber auch an Flügeln und am Ende des Flugzeuges, relevant sind aber nur die beiden vom Bug und Heck.

Antwort
von Tigerin75, 11

Weils die schallmauer durchbricht ?

Kommentar von Edardstark ,

Ohh man:(

Keine passende Antwort gefunden?

Fragen Sie die Community

Weitere Fragen mit Antworten