Ударная волна
Понятие «ударной волны» ввёл немецкий учёный Бернхард Риман (1876 г.). Ударные волны являются по своей физической сути механическими (акустическими) волнами.
Самый простой вид акустических волн - это звук. Он распространяется путём периодического сжатия и расширения слоёв среды. Сами частицы среды не перемещаются, а лишь колеблются, попеременно смещаясь то в одну, то в другую сторону на небольшие расстояния. Звук - это волновой процесс, распространяющийся в средах с постоянной скоростью и осуществляющий перенос энергии без изменения физических свойств среды, своей формы и переноса вещества.
Колебание, ограниченное коротким промежутком времени, называется акустическим импульсом, нашедшим применение в диагностических ультразвуковых приборах.
Ударная волна, как очень короткий акустический импульс, отличатся резким скачком давления в её фронте. Физически ударная волна - это тонкая переходная область газа, жидкости или твёрдого тела, способная распространяться с большой скоростью, переносить энергию и изменять физические свойства среды, резко увеличивая её плотность, давление, скорость и температуру. Положительное давление ударной волны возрастает до максимального за очень короткий промежуток времени, сменяясь отрицательным давлением в фазу разряжения.
Ударная волна характеризуется:
- быстрым возрастанием давления;
- большим избыточным давлением;
- малой длительностью акустического импульса;
- наличием фазы разрежения;
- широким спектром частот.
Ударные волны возникают при полётах самолётов со сверхзвуковыми скоростями, истечении газа с большими скоростями через сопла, мощных взрывах, электрических разрядах, интенсивном горении, в фокусе луча лазера, при высокоскоростном соударении твёрдых тел.
Разрушительное цунами, возникновение боры на водной поверхности при открывании ворот шлюзов и запирании течения реки, сход снежной лавины, катастрофическое нарастание давки в охваченной паникой толпе, протискивающейся через узкий проход, затор в потоке транспорта могут рассматриваться, как примеры ударной волны.
