科學(xué)小馬三千問(2)天馬最快有多快?

? ? 歡迎大家閱讀科學(xué)小馬三千問,在這個(gè)系列里,我們會(huì)為大家解答關(guān)于小馬的細(xì)節(jié)性問題,并盡量給出科(瞎)學(xué)(扯)性回答。
? ? 今天的問題是:

? ? 要弄清這個(gè)問題,我們首先要取小馬國(guó)天馬當(dāng)中飛的最快的一員作為研究對(duì)象。

? ? 云寶是小馬國(guó)中飛的最快的,全小馬國(guó)哪個(gè)地方她沒有飛過?我們可以利用她與阿杰的障礙賽來計(jì)算她的速度(蘋果彩虹糖最棒!)。

? ? 時(shí)間我們知道了,大概是18秒,那怎么算距離呢?我們看看下圖。

? ? 阿杰和云寶跑的同樣的賽道,因?yàn)?strong>桶與桶間距均勻,再利用上次得出小馬頭部直徑約為30cm的結(jié)論,我們可以算出桶間距,賽道上共有13個(gè)桶把賽道分為14份,我們估算出賽道共21米。
? ? 所以云寶的速度大約為1.2m/s?。
? ? 這TM在逗我吶???云寶怎么可能這么慢?!
? ? 因?yàn)檎系K賽每次避障都會(huì)有動(dòng)能損失,而且無法讓云寶速度發(fā)揮到極致,連彩虹音爆都沒有,這算什么最高速度!?

? ? 當(dāng)然,說到了彩虹音爆,我們可以用音爆云的角度來計(jì)算云寶超音速飛行的速度。
? ? 我們先說說什么是音爆云。
? ? 音爆云(普朗特-格勞厄脫凝結(jié)云)是物體接近或超音速飛行時(shí)周圍出現(xiàn)的錐狀水霧。因?yàn)槲矬w產(chǎn)生的激波氣流突破音速時(shí)比周圍空氣傳導(dǎo)更快,因而密度變低,讓水蒸氣凝結(jié)成了小液滴。
? ? 接下來,我們看看這張?jiān)茖毜牟屎缫舯せ钋案咚亠w行的圖片:

? ?根據(jù)音速激波的傳播方式,我們可以通過音爆云的角度算出云寶的飛行速度。


? ? 假如云寶的音爆云是那兩條交與B點(diǎn)的非X軸直線,B點(diǎn)是云寶此時(shí)產(chǎn)生激波的位點(diǎn)(即云寶自身的位置),A點(diǎn)是前一激波的激發(fā)位點(diǎn),C是A激波與音爆云的切點(diǎn),圓圈代表A激波的傳播范圍,此音爆云就是由后方一個(gè)個(gè)類似A的激波擾動(dòng)氣流產(chǎn)生的。
? ? 相同時(shí)間內(nèi),云寶的飛行距離為AB,而激波的傳播距離為AC。因?yàn)?strong>激波擾動(dòng)波由音速傳播,且相同時(shí)間內(nèi),物體運(yùn)動(dòng)的路程比等于速度比。所以:
?V音/V云寶=?sin∠CBA(即音爆云夾角的一半)
? ? 對(duì)上圖云寶音爆云進(jìn)行測(cè)量,我們發(fā)現(xiàn)其夾角約為25°。
? ? 故:
? ? ? ? ? ? ? ?V云寶=V音/sin12.5°≈4.6馬赫
即云寶可進(jìn)行4.6倍音速的高速飛行!

? ? 當(dāng)然,我們依然沒有計(jì)算云寶彩虹音爆這個(gè)開掛技能的飛行速度。不過我們已經(jīng)得出了計(jì)算公式,接下來就比較好辦了。

? ? 彩虹音爆時(shí)的云寶似乎沒有明顯的音爆云。不過仔細(xì)觀察她身后拉出的彩虹尾跡,會(huì)發(fā)現(xiàn)在虹光邊緣似乎有水霧凝結(jié)的跡象。原來云寶進(jìn)行彩虹音爆機(jī)動(dòng)時(shí),虹光遮蓋了音爆云,或者說她讓音爆云變成了虹光。
? ? 經(jīng)測(cè)算,彩虹音爆時(shí)彩虹(即音爆云)的夾角為7°,繼續(xù)代入上面的公式:
? ? ? ? ? ?V云寶=V音/sin3.5°≈16.3馬赫
這是個(gè)相當(dāng)驚馬的速度!!!!!
? ? 綜上,天馬飛行的最高速度應(yīng)該為彩虹音爆加力時(shí)的云寶,速度約為16.3馬赫!合5542米/秒!
? ? 你還有什么有趣的問題嘛?請(qǐng)?jiān)谠u(píng)論區(qū)給我們留言哦!
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