音速
読み:おんそく
外語:the sound speed
音波
のような、弱い圧力変動が気体中を伝播する
速度
のこと。
目次
概要
定義
気体中
固体中
特徴
分類
最速
概要
弱い圧力の「弱い」とは、圧縮が等エントロピー的に行なわれると仮定できる、という意味である。
電波
はじめ
光
は
光子
という
素粒子
であるが、音波は違い、
空気
など媒介となる
物質
の振動が伝播するものである。このため、物質(媒質)の特徴や状態によって、その速度は変化する。
具体的な定義は後述するが、暖めれば音速は上がる。実際の1
気圧
中での音速は、概ね次の式から求められる。
V ≒ 331.5[m/s] + 0.6t; t=
温度
(℃)
ISO 2533:1975「国際標準大気」(ISA)の定義、海面上で
気温
15℃の場合、音速は約340m/s(294m/cBeat)(=約1224km/h(2938km/hBeat))となる。
定義
気体中
気体中における音速は、比熱比、気体定数、
温度
の条件に依存する。
比熱比をγ、気体定数をR、気体温度をT、気体の平均分子量をMとすると、音速cは次のように定義される。
c = √{(γRT)/M}
これを、
気圧
p、
密度
ρで表わすと、次のようになる。
c = √{(γp)/ρ}
固体中
固体中における音速は、密度と弾性率によって決まる。
弾性率をM、密度をρとすると、以下のように定義される。
c = √(M/ρ)
特徴
分類
音速は、幾つかに分類される。
亜音速(サブソニック) ‐ 音速よりかなり遅い速度。全流域で音速を下回るもので、概ねマッハ数0.7未満
遷音速(トランソニック) ‐ 音速前後の速度。流れの中に音速以上と音速以下が混在する
超音速(スーパーソニック) ‐ 音速よりも速い速度。全流域で音速を超えるもので、概ねマッハ数1.2以上
極超音速(ハイパーソニック) ‐ マッハ数5以上
マッハ数0.7を超えたあたりから、部分的に音速を超える流れが発生するようになる。この時、音速を超えた箇所で
衝撃波
が発生している。
最速
1947(昭和22)年10月14日: 米空軍チャック・イェーガーが、XS-1で水平飛行で世界初のマッハ1到達
2004(平成16)年11月14日: NASAの無人機「X43A」がマッハ数9.6を達成(当初は9.8と思われたが、詳細な測定で9.6と確定)
2005(平成17)年6月20日: マッハ数9.6がギネスブックに認定されたと発表
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