Si algo en Mach 5 corriera cerca de mí, ¿qué me haría la onda expansiva?

David Friedman, el OP, ciertamente es más guapo que yo, tiene muchas más lecturas en quora, y probablemente sea más rico e inteligente, ¡y es un escritor excelente! Pero parece que no es un científico capacitado, así que le daré una respuesta laica.

Gracias por a2a Dave, ¡fue divertido!

Respuesta corta, la muerte es probable.

Respuesta larga:

Todos hemos oído hablar de los túneles de viento, ¿sí? Confiamos en ellos literalmente con nuestras vidas ya que los aviones en los que volamos son probados por ellos. Los túneles de viento se basan en el hecho de que si sujetamos un objeto fijo y movemos el aire, esto es lo mismo que mover un objeto a través del aire fijo. ¿Quién dice que es lo mismo? ¡Derecho! Sir Isaac Newton! Esta fue su idea genial! Los marcos inerciales son todos equivalentes.

Así que supongamos que el corredor está arreglado y nosotros, y el aire corre más allá de su velocidad de sonido 5x. ¿Lo que pasa?

Primero suponga que el corredor va más lento que la velocidad del sonido.

Luego observe que las ondas sonoras son como burbujas de jabón creadas al soplar en un anillo. Las burbujas se expanden a medida que flotan debido a la mayor presión de aire dentro de ellas que fuera de ellas. El sonido es la presión del aire, y el sonido se propaga a medida que viaja por la razón exacta de las burbujas; presión..

La tasa de expansión de las ondas sonoras es mucho más rápida que la de las pompas de jabón, por supuesto, es de aproximadamente 300 m / s. Si el viento viaja lentamente más allá de los fabricantes de burbujas, las burbujas se desplazarán hacia atrás y hacia adelante, ya que se expanden más rápido que la velocidad que el viento las lleva. Es por eso que escuchamos los sonidos de los aviones cuando se acercan y también cuando salen cuando son subsónicos.

Ahora suponga que el viento se mueve más rápido que la velocidad a la que se expanden las burbujas (movimiento supersónico). Entonces, claramente, nunca obtienes burbujas frente al creador de burbujas. Moviendo 5 veces la velocidad del sonido, todas las burbujas quedarán bien a favor del viento del generador de burbujas. Si lo piensas un poco, verás que todas las burbujas yacen y forman un cono. Esto se llama un cono de Mach. Así que ahora no oyes burbujas durante un tiempo continuo, sino una vez, solo una vez, a medida que el cono te pasa …

La energía neta es aproximadamente la misma supersónica vs subsónica, pero con el sonido sónico el sonido los golpea a todos a la vez, y es el golpe corto, no la energía total lo que es dañino.

¿Qué tan dañino? Una onda de sonido tarda un milisegundo en pasar de oreja a oreja, es decir, a través de su cerebro. La energía en un corredor de 100 kg [Supongo que el “algo corriendo” es un animal o un humano, las balas de los aviones no “corren”] moviéndose 5 veces la velocidad del sonido es de aproximadamente 100 Megajulios. Si el 1% de eso se purga por segundo, eso es un MJ de energía o una potencia de MWatt en energía sonora. El tiempo y la duración del aumento de la onda de choque es de aproximadamente un milisegundo. A una distancia R = 10 pies que una onda de choque de duración de un milisegundo se extiende sobre un volumen [matemática] 4 \ pi R ^ 2 \ theta \ times .3 \ aprox 8m ^ {3}, \ where \ \ theta = [/ matemática ] el ángulo del cono de Mach, o, ver onda de Mach, unos diez grados para una velocidad de sonido de 5x. Concluimos que su cráneo, aproximadamente [matemática] {\ frac {1} {30} ^ {th}} m ^ 3 [/ matemática] absorbe aproximadamente 4KJ de energía de la onda de choque en un milisegundo.

En contraste, la energía en un golpe de boxeador es de aproximadamente 100 J.

Quizás mueras, ciertamente tienes una conmoción cerebral.

Ahora suponga que un F-14 va a más de 3,500 mph (aproximadamente Mach 5) explosiones a 100 pies. ¿Qué te sucederá cuando escuches la onda de choque ensordecedora?

OK: si tiene anteojos puestos, la onda de choque podría romper esos anteojos. Pero si tiene lentes de contacto, es probable que haya más viscosidad debido al agua fuera de los ojos a través de las lágrimas, por lo que hay menos posibilidades de rotura a medida que las lentes vibran con el ruido impactante, pero existe el posible caso raro de que las lentes de contacto aún podría romperse, y si esto sucede, se podrían producir fragmentos y provocar lesiones oculares si los fragmentos rotos penetran en los ojos.

Las orejas también recibirán un golpe. Un gran éxito. ¿Por qué? Hay dos explosiones: una es una explosión que podría alcanzar los 140 decibelios a medida que el luchador se acerca sobre ti, y luego, el “boom” sigue muy pronto cuando el luchador se aleja de ti después de pasar, creando más choque acústico con casi igualar el sonido lo suficiente como para causar daño a su tímpano. Aunque las explosiones son solo de 2 a 3 segundos, esto podría ser suficiente para causar pérdida auditiva a través de estos choques acústicos. Si no termina con una pérdida auditiva, puede sentir zumbidos en los oídos después, al menos durante unos días.

Luego, con tal choque acústico, si está cerca de edificios que tienen mucho vidrio o ventanas, verá que algunas de esas ventanas se rompen por la onda de choque.

Luego, raramente, el corazón se ve afectado por el repentino choque de ruido en algunas personas. Esto puede causar latidos cardíacos rápidos en el mejor de los casos, pero debido a que este ruido es tan, tan agudo, a menos que trate de calmar la tensión del corazón, muy raramente podría provocar latidos del corazón, y tal vez incluso fibrilación, lo que podría conducir a a un ataque cardíaco (sospechando que el shock realmente eleva su presión arterial demasiado rápido para que el corazón pueda manejarla).

Los automóviles con alarmas de detector de movimiento armados definitivamente se dispararán, porque la onda de choque es similar a la de alguien disparando un saludo aéreo de fuegos artificiales de 12 a 16 pulgadas o más sobre usted.

Recordamos que el meteorito que golpeó Cherylbinsk provocó explosiones de ondas de choque que destruyeron edificios durante unos 10-12 minutos, rompiendo miles de cristales en el proceso.

Dependerá de qué tan grande y qué tan cerca. Si es pequeño pero está cerca, puede dañar los tímpanos. Si es grande y cercano, puede matarte. Si es grande y lejos, puede dañar los tímpanos.

Ese gran meteorito que voló sobre esa ciudad rusa (meteorito de Chelyabinsk) en 2013 viajaba a unos 19,000 m / s. La velocidad del sonido en el aire es de aproximadamente 343 m / s. Eso fue mucho más que Mach 5. Rompió ventanas. Dudo que haya roto los tímpanos. El artículo dice:

“Su explosión creó pánico entre los residentes locales, y alrededor de 1,500 personas resultaron heridas lo suficientemente graves como para buscar tratamiento médico. Todas las lesiones se debieron a efectos indirectos más que al meteorito en sí, principalmente por los vidrios rotos de las ventanas que entraron cuando llegó la onda de choque “.

Es seguro decir si esto pasó cerca de ti. No sobrevivirías.

La masa del objeto afectará la energía de la onda de choque. Las ondas de choque de los objetos más pequeños no te harán mucho (suponiendo que el objeto no te golpee); Las ondas de choque de objetos más grandes te matarán al romper tus órganos / venas / carne.

Aquí hay un video de una bala de calibre 50 disparada cerca de vasos de plástico, pero sin golpear esos vasos. Verá que las copas (probablemente aún más frágiles que el cuerpo humano) no se ven afectadas:

50 balas de calibre no viajan a Mach 5, pero viajan a una velocidad mayor que Mach 1. A nivel del mar, la velocidad del sonido es de alrededor de 340 metros por segundo; 50 balas de calibre viajan a unos 900 metros por segundo, o cerca de Mach 3, a nivel del mar.

Número de Mach: número de Mach

Bala calibre .50: .50 BMG

Las gotas del príncipe Rupert se rompen a velocidades tan rápidas que tienen que filmarse a 130,000 fotogramas por segundo para ver la acción; La onda de choque que crea la fractura es demasiado pequeña para hacerle algo. Vea este video para más información:

Información sobre las gotas del príncipe Rupert: la caída del príncipe Rupert

Depende del objeto.

Si se tratara de una bala, la onda expansiva produciría un fuerte auge, pero no haría mucho más. Si el destello pasara, probablemente te golpearías. Si un avión pasara volando, la onda de choque probablemente te mataría.

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