גל הלם

גל הלם נוצר כאשר קיימת הפרעה בתווך שמתקדמת מהר יותר ממהירות הקול בתווך. קיים אזור המושפע מההפרעה ("יודע" עליה) ואזור סמוך שאינו מושפע כלל, כי המידע על ההפרעה מתפשט במהירות הקול. אפשר לתאר גל הלם כשכבת המעבר בין שני התחומים, התחום המושפע מההפרעה והתחום שאינו מושפע.

כאשר גל הלם מתקדם בתווך, האנרגיה הכוללת נשמרת אולם האנרגיה שיכולה להפוך לעבודה פוחתת והאנטרופיה עולה. אפקט זה מוסיף, למשל, כוח גרר למטוס על קולי.

סוגים של גלי הלם
 ניצב: בזווית 90° (ניצב) להתקדמות הזעזוע בתווך הנתון.
 משופע: בזווית מסוימת לכיוון ההתקדמות
 חרטומי: בחזית התקדמות גל ההלם בגופים קהים, כאשר המהירות באותו תווך עולה על 1 מאך.

 זרימה על קולית 
שמאל|ממוזער|240px|גלי הלם המתפשטים בתווך מוצק (הקרקע) ומתקדמים בניצב למוקד הפיצוץ. ניתן לראות את ההלם עצמו על ידי שימוש בשדוגרפיה.
כאשר גוף או הפרעה נעים מהר יותר ממהירות ה"מידע" עליהם בסביבה נוזלית, נוזלים בסביבת ההתקדמות של ההפרעה לא יוכלו "לדעת" על קיומם טרם הגעת ההפרעה. תכונות נוזל (צפיפות, לחץ, טמפרטורה, מהירות, מספר מאך) משתנות מיידית ברגע המגע עם גל הלם.

על אף שגלי הלם אינם הפרעה רגילה בתווך, ניתן לאפיינם כשינויים חדים בתכונות הגז בסדר גודל של מספר מהלכים חופשיים ממוצעים (מיקרו מטרים אחדים בתנאים אטמוספיריים). גל הלם עשוי להשתנות מגל לא ליניארי לגל ליניארי על פני מרחקים גדולים, ותוך כדי התנועה באוויר הוא מתנוון והופך לגל קול תוך איבוד אנרגיה. זו הסיבה שגלי הלם נשמעים באוויר כצליל פיצוץ מעומעם. לרוב, גל הלם נשמע כמו בום על קולי, שנוצר על ידי טיסה על קולית של מטוס קרב. גל הלם הוא אחת הדרכים שבהן גז יכול להידחס בזרימה על קולית, לרבות דחיסה איזנטרופית, ודחיסת פרנט-מאייר.

המחשה
ניתן לתאר גל הלם כנקודה הרחוקה ביותר בתווך אשר "יודעת" על המפגש עם האובייקט. לפיכך, גל ההלם מוגדר כתחום בין האזור ש"יודע" על הגל הקרב לבין האזור שלא יודע, ואנלוגי במידה רבה לקונוס האור בתורת היחסות הפרטית.

על מנת ליצור גל הלם, נדרש גוף כלשהו לנוע מהר יותר ממהירות הקול באותו תווך. במקרה של מטוס המתקרב למהירות הקול, חלקים מהאוויר סביבו נעים באותה מהירות ובכך גלי הקול מצטופפים זה על זה, הלחץ עולה וגל הלם נוצר ומתפרש לצדדים. בשל תופעת ההגברה, נשמע קול הדומה לפיצוץ.

ראו גם
 זנק הידראולי
 חדירה לאטמוספירה
 פיצוץ
 קרינת צ'רנקוב
 מהירות התפוצצות
 גל הלם ניצב
 משוואות רנקין-הוגוניו

קישורים חיצוניים

מידע ממרכז מחקר ב-NASA על:
 גלי הלם משופעים
 התפשטות גלים
 התרחבות גלים
מידע מקולג' סלקריק בנושא טיסה על קולית:
איבוד אנרגיה של גלי הלם
היווצרות גלי הלם
שונות
יסודות הדחיסה
 KB תוכנה להמחשת תנודות וזעזועים



הערות שוליים

קטגוריה:אווירודינמיקה
קטגוריה:גלים