冲击波
冲击波 (物理学的“冲击波”) 冲击波(shock wave)是一种不连续峰在介质中的传播,这个峰导致介质的压强、温度、密度等物理性质跳跃式改变。 任何波源,当运动速度超过了其波的传播速度时,这种波动形式都可以称为冲击波,或者称为激波。其特点是波前的跳跃式变化,即产生一个锋面。锋面处介质的物理性质发生跃变,造成强烈的破坏作用。冲击波的传播通常通过物质的媒介。[1]
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基本概念
冲击波(shock wave)是指扰动在非线性介质中传播。若它的马赫数和雷诺数足够大,频散足够小,媒质中的扰动可能形成间断面,该面的两侧有关物理量产生跃变,间断面的运动形成冲击波。有很多扰动可形成冲击波,如爆炸波、弹道波、雷击声以及飞机轰鸣等。一个正弦式扰动所形成的黎曼–厄恩肖波最终形成冲击波即为一个数学描述的例子(见非线性声学)。马赫数大于1时扰动只限于锥体内,其表面可当作间断面。如果介质存在耗散(如黏滞、热传导等),间断不是出现在一个面上,而是在一个薄层内,后者称为间断层。
常见现象
一架飞机的速度超过330米/秒,“声屏障”就被打破,同时伴随有一个在大气层传播的冲击波,并产生一个声“爆炸”。 日常生活中冲击波现象随处可见:超音速飞行的战斗机、雷暴、太阳风、鞭梢甩动的脆响等。当然,最著名的就是核爆炸。
产生原理
冲击波是一种不连续峰在介质中的传播,这个峰导致介质的压强、温度、密度等物理性质的跳跃式改变。在自然界,所有的爆发情况都伴有冲击波,冲击波总是在物质膨胀速度变得大于局域声速时发生。当位于S1点的波源以超波速的速度Vs向前运动时,波源(物体)本身的运动会激起介质的扰动,从而激起另一种波。这时的运动物体充当了另一种波的波源,这种波是一种以远动物体的运动轨迹为中心的一系列球面波。 由于球面波的波速u比物体的速度Vs小,所以就会形成以波源为顶点的V字形波,这种波就是冲击波。 通常指核爆炸时,爆炸中心压力急剧升高,使周围空气猛烈震荡而形成的波动。冲击波以超音速的速度从爆炸中心向周围冲击,具有很大的破坏力,是核爆炸重要的杀伤破坏因素之一,亦作爆炸波。也可以指由超音速运动产生的强烈压缩气流。比喻为使某种事物受到影响的强大力量而受到冲击[2]
产生破坏
冲击波是核武器的主要杀伤破坏因素。 冲击波对人的杀伤作用分为两种: 一是直接杀伤,即冲击波直接作用与人体所引起的伤害。
二是间接杀伤,指冲击波破坏的物体或抛射的物体对人造成的伤害,如建筑物倒塌使人体受到伤害等。因此,当遇到核袭击时,应就近选低洼处卧倒趴下,不要到建筑物内或建筑物后躲藏,以免受到间接伤害。