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20馬赫等于每小時多少公裡

圖文 更新时间:2024-12-05 08:32:31
綜述

在我們每天的生産生活當中,衡量是一個反複出現的動作,大小、速度、體積、長短都是需要被衡量的量,要表達它們的多少,必不可少的就是單位,公斤、公裡、千米每小時等等,這些都是最常見的單位,不過也有一部分是我們并不經常遇到的。

比如一些其他國家才會用的單位,像是英寸、英尺、海裡這一類,涉及到的時候需要進行一個換算,不過還有像馬赫這樣的單位就更少有人知道了,那這個馬赫具體是指什麼呢?

20馬赫等于每小時多少公裡(馬赫是什麼意思)1

什麼是馬赫

在大多數情況下,我們是很難遇到使用馬赫的場景的,最多也就是在電影裡面聽到,然後大概能夠了解到這是一個表示速度的量,但是看到一馬赫這樣的表達還是不能确定其具體是什麼數值。

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從實際的使用中來看,馬赫跟我們一般所說的單位還是有區别的,我們說一米、一小時、一公斤,基本上都是很直接的表達,不用再進行進一步的理解。

但是馬赫并不算是标準意義上的單位,因為它的含義其實是用一個數值來表示的,而且還不是絕對數值,隻是一個相對的結果,那麼這個數值是如何得到的呢?

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原則上就是用一個物體的運動速度和它的升速來做一個比值,結果就是一馬赫的量,當然,這個比值雖然形式上是相對的,但是得出的數值卻是相對穩定的,基本上約等于聲速,也就是340米每秒,所以當我們說某個物體的速度是兩個馬赫的時候,其實就需要換算一下,也就是680米每秒。

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但是這裡需要注意一個問題,即便是用聲速來進行換算了,也不代表最後的結果是準确的,因為聲音的速度不像光速,是不受介質影響的,在經過不同環境的時候,它多少都會出現浮動變化的,所以如果我們要求一個非常精确的結果的話,還是要具體情況具體分析,先得到聲速的準确值,然後才能給出正确的馬赫數。

但是說了這麼多,為什麼我們不直接用米每秒這樣的單位來表示,非要轉一個彎用上馬赫這個量呢?

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這其實和實踐中遇到的問題是分不開的,理論上講,米每秒或者千米每小時是通用的,但是當目标物體的運動速度特别大的時候,影響其運動的因素就會變得非常複雜,比如飛機和航天器這一類。

它們在進入一定高度之後,溫度和大氣密度這樣一些條件就會改變整個飛行環境,這個時候再用米每秒這種常溫常壓下的單位來表達的話,肯定就不夠有代表性了,所以才有了将速度和音速做比值的設計,因為聲音可以反應出飛行環境的變化,我們也能更好地掌握此時的飛行狀況。

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所以你應該也可以推測出來,當我們在用馬赫來進行速度表達的時候,其實是有很多附加條件的,比如要額外說明此時的飛行環境,包括高度和大氣密度等條件,并且給出聲音在這個環境中的傳播速度。

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一般來說,如果飛行環境跟常溫常壓有較大差距的話,那麼聲速也基本就不會是标準的340米每秒,需要另外進行測定,才能換算出準确的馬赫數,如果機長或者航天器的負責人員得到一個馬赫值,他就可以很快地在大腦中進行轉換和理解,然後對當前的飛行狀況又一個較好的把握。

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我們知道,在高空當中空氣密度其實是很低的,這對于聲音來說其實是比較好的傳播環境,因為沒有了那些會對它形成阻礙的物質,因此聲速就要更快,相應地就得出更高的馬赫數,反之,在低空地區就有更低一些的馬赫數。那麼我們就來具體看看高速飛行器的馬赫數一般都是多少。

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馬赫有多快

首先說說我們比較熟悉的航天器,一架運載火箭在到達它在地球上空的預定位置時,馬赫數大概是在30馬赫以上,比如長征五号當時的結果就是33到34馬赫的樣子,再乘以那個狀态下的音速也就是11570米每秒,一秒鐘能夠走過一萬多米,絕大多數的近地面飛行物都是達不到的。

像是武器迷很熟悉的一款火箭筒RPG-7馬赫數就隻有0.8,那些聽上去雷霆萬鈞的戰鬥機也隻有二點幾個馬赫數,當然,考慮到近地面的飛行環境,已經算是相當不錯的性能了。

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最後馬赫數為什麼叫馬赫數呢,其實就是直接用了他的發明者馬赫的名字,這位物理學家在20世紀是一位舉足輕重的人物,對那個年代的物理學界比較熟悉的人都知道,著名的廣義相對論就跟他的工作緊密相關,甚至可以說奠定了這個理論的基礎。

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馬赫的研究理念也非常先進,比起嚴絲合縫的計算和論證,他更推崇在一種相對的思維中來看待物質及其存在狀态,而馬赫數其實也能反映出這種思想,若非如此,我們可能還在用近地面的速度式來表達高空甚至太空中的飛行狀态,這樣的做法必然導緻極大的表達誤差,對于航天工作來說是十分危險的。

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像馬赫這樣的一些物理量其實還有很多,隻是在我們的日常生活中很少用到而已,更多出現在複雜的專業領域當中,這也讓我們領略到科學研究的嚴謹,也對這個行業有了更多的敬意。

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