Hilfe zum Überschallknall

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Hallo!

Luft ist kompressibel, lässt sich also sehr leicht zusammendrücken und weicht einem sie durchdringenden Körper aus. Das funktioniert bis zu einer gewissen Geschwindigkeit, der Schallgeschwindigkeit. Diese ist in Luft abhängig von der Temperatur, also unabhängig vom Luftdruck, da Luftdruck und Luftdichte bei gleicher Temperatur zueinander proportional sind. Und die Luftdichte hängt wiederum von der Temperatur ab.

Ist der Körper schneller als diese Schallgeschwindigkeit, können die Luftteilchen nicht mehr rechtzeitig ausweichen und stauchen sich nun an den Stirnflächen zusammen. Das Flugzeug schiebt nun diese verdichtete Luft vor sich her und zwar in Form eines sog. Mach'schen Kegels (benannt nach dem Physiker Ernst Mach). Wenn dieser Mach'sche Kegel am Trommelfell vorbeizieht, nehmen wir diese Druckschwankung als Überschallknall wahr.

Schnelleres Fliegen erzeugt mehr Energie, deshalb ist der Knall lauter. Andererseits trifft die Druckwelle bei großen Flughöhen oder passenden Wetterbedingungen unter Umständen nicht mehr auf den Erdboden, wird also gar nicht wahrgenommen.

Außerdem ist der "Überschallknall" nicht ein einmaliges Ereignis, sondern das Flugzeug, die Granate, einfach jeder Körper der schneller ist als der Luftschall, schleppt einen "Klangteppich" hinter sich her. Es knallt also permanent, nur für den einzelnen Beobachter/Hörer nicht. Ein Schallknall ist also ein individuelles Ereignis für uns Menschen. Und genauer gesagt, gibt es nicht nur einen Schallkegel an einem Flugzeug (wie bei einem Projektil), sondern zwei, einem am Bug und einem am Heck. Je nach Verlauf kann man also zweimal einen Knall kurz hintereinander (Hundertstel- bis Zehntelsekunden) hören.

Für die Schallgeschwindigkeit gibt es keine Konstante und auch die Fluggeschwindigkeit wird dann nicht mehr in km/h oder Knoten gemessen bzw. angezeigt, sondern als Verhältnis zur gerade geltenden Schallgeschwindigkeit (Mach 1) - auf Meereshöhe bei 0° C sind das 333 m/s, bei 20° C aber schon 343 m/s. Für Überschlagsrechnungen kann man mit 1.000 km/h rechnen.

Als Hilfe machst Du Dir zwei Zeichnungen mit jeweils einem Flugzeug in der Seitenansicht:

  • einmal großes Flugzeug: Von Bug und vom Heck (Seitenleitwerk) zwei Kegel zeichnen, die hinter dem Flugzeug getrennt den Boden berühren >> Doppelknall.

  • einmal kleines Flugzeug oder Geschoss: Von Bug und vom Heck (Seitenleitwerk) zwei Kegel zeichnen, die hinter dem Flugzeug gemeinsam den Boden berühren >> Einzelknall.

wenn ein flugzeug eine gewisse geschwindigkeit erreichen kann (mach 1), gibt es vor dem bug eine druckwelle, wenn diese durchbrochen wird gibt es den typischen knall, das flugzeug hat die überschallgeschwindigkeit erreicht.

http://www.youtube.com/watch?v=4Ecow2n0WXI Guck dir erst einmal das Video an. Und dann stell dir vor ein Jet würde mit Überschall an dir vorbeifliegen. D.h. er würde die Schallwellen vor sich herdrücken und die auch irgendwie zusammendrücken, wodurch dann der Knall entsteht. Ich hoffe so ist es einigermaßen verständlich. mfg

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