Tốc độ mach là gì

Hỏi: Báo SGGP cho biết: Mỹ vừa thử nghiệm máy bay có thể đạt tới tốc độ Mach–10. Xin cho biết: Mach là gì?
Nguyễn Phan Thanh [Phước Tân, Long Thành, Đồng Nai].

Số Mach [Mach number, nombre de Mach] là tỉ lệ giữa tốc độ một vật đang bay trong không khí [máy bay, tên lửa….] với tốc độ của âm thanh trong không khí.

Số Mach được đặt theo tên nhà vật lý học, đồng thời là nhà triết học người Áo Ernst Mach [1838– 1916].

Khi máy bay bay bằng tốc độ của âm thanh [transonic speed], ta nói máy bay ấy bay Mach – 1.

Nếu máy bay bay chậm hơn tốc độ của âm thanh [subsonic speed], máy bay đó bay dưới Mach – 1.

Ngược lại, máy bay bay nhanh hơn tốc độ của âm thanh [supersonic speed], máy bay đó bay trên Mach – 1 [ví dụ: Mach – 2 khi bay gấp 2 lần tốc độ âm thanh; Mach – 10 khi bay gấp 10 lần tốc độ âm thanh…]

Hoàng Anh

Ngọc Vân   -   Thứ sáu, 08/06/2018 11:00 [GMT+7]

Tổng thống Vladimir Putin tuyên bố Nga đã phát triển tên lửa đạn đạo liên lục địa mới Avangard có khả năng di chuyển gấp 20 lần vận tốc âm thanh, đảm bảo khả năng cân bằng quân sự với Mỹ.

Hình ảnh một vụ thử tên lửa hiện đại của Nga. Ảnh: Sputnik

"Nhanh hơn March 20 tức là gấp 20 lần tốc độ âm thanh. Tôi không nghĩ các nước khác sẽ phát triển một vũ khí như vậy trong những năm tới, nhưng chúng ta đã có" - Tổng thống Putin nói trong cuộc giao lưu trực tuyến với người dân Nga hôm 7.6.

Mach là đơn vị đo tốc độ, nhất là của máy bay, liên quan đến tốc độ siêu thanh, khoảng 1.192km/h. Tốc độ lớn hơn Mach 5 gọi là cực siêu thanh. Như vậy Mach 20 đạt được khi một vật thể bay với tốc độ 23.040km/h, cho phép nó, chẳng hạn, bao phủ toàn bộ chu vi trái đất dọc theo đường xích đạo trong khoảng 1 giờ 44 phút.

Tổng thống Putin cũng cho biết, siêu tên lửa Avangard mới có khả năng thay đổi độ cao và hướng bay, khiến không vật thể nào có thể ngăn cản. Theo nhà lãnh đạo Nga, tên lửa đang được sản xuất và sẽ đi vào hoạt động trong năm tới.

Tổng thống Putin cũng đề cập đến một số tính năng của tên lửa siêu thanh khác đã có trong biên chế, nói rằng tên lửa siêu thanh Dagger có tốc độ gấp 10 lần âm thanh.

Ông Putin giới thiệu thêm về hệ thống vũ khí laser cũng đã đi vào phục vụ trong quân đội Nga, và tên lửa đạn đạo Sarmat sẽ sẵn sàng vào năm 2020.

Tổng thống Putin miêu tả sự phát triển của hệ thống vũ khí tiên tiến mới là phản ứng tự nhiên đối với việc Mỹ rút khỏi Hiệp ước chống tên lửa đạo 1972 [ABM], được Mátxcơva và Washington ký kết để hạn chế sử dụng các hệ thống phòng thủ tên lửa.

Ông Putin nói rằng việc Nga phát triển vũ khí mới là để đảm bảo sự cân bằng chiến lược với Mỹ, sau khi Washington rút khỏi ABM vào năm 2002.

Số Mach là một đại lượng vật lý biểu hiện tỉ số giữa vận tốc chuyển động của vật thể trong một môi trường nhất định [hoặc vận tốc tương đối của dòng vật chất] đối với vận tốc âm thanh trong môi trường đó. Trong khí động lực học, số Mach đặc trưng cho mức độ chịu nén của dòng chất khí chuyển động.

Trong vật lý, đại lượng này có ký hiệu Ma trong những mạng lưới hệ thống SI, ISO 31, IUPAP-25, tuy nhiên ngành hàng không dùng ký hiệu M. Tên gọi của đại lượng này được đặt theo tên nhà vật lý thế kỉ 19 là Ernst Mach .

M a = v c { \ displaystyle Ma = { \ frac { v } { c } } }

trong đó Ma là số Mach, v là vận tốc chuyển động của vật thể [hoặc của môi trường vật chất], c là vận tốc âm thanh trong cùng môi trường.

Bạn đang đọc: Số Mach – Wikipedia tiếng Việt

Trong trường hợp c là vận tốc âm thanh trong môi trường là chất khí, số Mach có thể được tính theo công thức sau:

M a = v κ [ T ] R S T { \ displaystyle { \ mathit { Ma } } = { \ frac { v } { \ sqrt { \ kappa [ T ] R_ { S } T } } } }

trong đó

κ

{\displaystyle \kappa }

là tỷ số giữa nhiệt dung riêng đẳng áp và nhiệt dung riêng đẳng tích [

c

P

c

V

{\displaystyle {\frac {c_{P}}{c_{V}}}}

],

R

S

{\displaystyle R_{S}}

là hằng số khí, và

T

{\displaystyle T}

là nhiệt độ của môi trường chất khí đang xét.

Số Mach [M] là một đại lượng không thứ nguyên, đặc trưng cho các vấn đề sau:

Xem thêm: Tìm hiểu tính năng AOD – màn hình luôn hiển thị trên smartphone

• Ảnh hưởng của lực nén lên dòng chảy chất khí. Với các dòng chảy có số Mach nhỏ hơn nhiều so với 1 [trên thực tế thường là nhỏ hơn 0,3] thì có thể xem xét như dòng chảy không nén.
• Tỉ lệ cơ năng của chuyển động so với nội năng của chất khí. Nếu chúng ta biểu diễn v ∼ m v 2 / 2 { \ displaystyle v \ sim { \ sqrt { mv ^ { 2 } / 2 } } }
  c ∼ κ R T { \ displaystyle c \ sim { \ sqrt { \ kappa RT } } }
• Tiêu chí phân hạng các chế độ chảy của môi trường. Dựa vào giá trị Mach nhỏ hơn, lớn hơn hay lớn hơn rất nhiều so với 1 mà dòng chảy được phân ra làm các chế độ chảy dưới âm thanh [M 1], cực siêu thanh [M>5].

Số Mach thường được sử dụng khi tốc độ hoạt động chịu tác động ảnh hưởng lực nén của môi trường tự nhiên và được chia làm nhiều hạng vận tốc :

• Ma
• Ma < 1: dòng chảy dưới vận tốc âm thanh
• Ma ~ 1: chế độ lân cận vận tốc âm thanh. Thường trong chế độ này thường xuất hiện các vùng dưới âm thanh, và vùng siêu âm cục bộ. Chế độ này là chế độ không tối ưu cho các phương tiện bay vì lực cản tăng lên đột ngột so với các chế độ khác. Giá trị Mach trong phạm vi từ 0,8 đến 1,2 thường được xếp vào chế độ này.
• Ma > 1: dòng chảy siêu thanh
• Ma >> 1: dòng chảy cực siêu thanh. Thường thì khi Ma > 5 sẽ xuất hiện các biến đổi hóa tính của môi trường như ion hóa chất khí.

Trong hàng không[sửa|sửa mã nguồn]

Máy bay F/A-18 Hornet ở vận tốc vượt âm thanh cho thấy điểm đơn Prandtl-Glauert [nón hơi nước] ngay trước khi đạt vận tốc âm thanh.

Trong ngành hàng không, số Mach thường được coi là một trong những yếu tố hiệu suất cho những loại máy bay có tốc độ lớn hơn hoặc gần bằng 400 km / h. Vì tốc độ âm thanh tương quan đến tỷ lệ không khí, đồng thời tỷ lệ không khí nhờ vào vào độ cao của máy bay và nhiệt độ không khí, để giữ không thay đổi tốc độ bay, số Mach phải phụ thuộc vào vào độ cao và thực trạng khí quyển đơn cử của chuyến bay. Để hoàn toàn có thể so sánh, hiệu suất những máy bay [ gồm có tốc độ và số Mach ] được tính sang hiệu suất ở trạng thái khí quyển tiêu chuẩn .

Tương quan giữa nhiệt độ và vận tốc âm thanh trong không khí

Nhiệt độ

Vận tốc âm thanh

−50 °C 1.076 km/h

≈ 300 m/s

0 °C 1.193 km/h

≈ 331,5 m/s

20 °C 1.235 km/h

≈ 343 m/s

25 °C 1.245 km/h

≈ 346 m/s

100 °C 1.394 km/h

≈ 387 m/s

250 °C 1.652 km/h

≈ 459 m/s

Vận tốc âm thanh trong thiên nhiên và môi trường không khí ở nhiệt độ 25 ° C, trên mặt nước biển bằng khoảng chừng 346 m / s, ở nhiệt độ 20 °C là 343 m / s. Ở nhiệt độ – 50 °C [ độ cao khoảng chừng 10.000 m ], tốc độ âm thanh 299,8 m / s = 1079,3 km / h. Một chiếc máy bay bay với số Mach 0,85 trong điều kiện kèm theo này sẽ có một tốc độ là 254,83 m / s = 917,39 km / h .

Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]