Language
Country/Area
No result found
Rahasia Bilangan Mach: Bagaimana Mengukur Rasio Kecepatan Fluida terhadap Kecepatan Suara?
Dalam dunia dinamika fluida, bilangan Mach merupakan pengukuran tak bersatuan yang penting dengan metode dan makna perhitungannya sendiri yang unik. Bilangan Mach dinamai menurut fisikawan dan filsuf Austria, Ernst Mach, dan merupakan rasio kecepatan fluida saat melintasi batas terhadap kecepatan suara lokal. Nilai ini dapat membantu kita memahami karakteristik aliran fluida. Khususnya dalam bidang penerbangan dan teknik, perhitungan dan penerapan bilangan Mach sangat penting.
Bilangan Mach merupakan rasio kecepatan aliran terhadap kecepatan suara. Jika bilangan Mach adalah 1, kecepatan fluida sama persis dengan kecepatan suara.
Perhitungan bilangan Mach dan signifikansinya
Rumus untuk menghitung bilangan Mach adalah M = u / c, di mana u merupakan kecepatan lokal fluida dan c merupakan kecepatan lokal fluida. Kecepatan suara. Rasio keduanya menjadikan bilangan Mach sebagai indikator tak berdimensi dengan penerapan universal. Bergantung pada bilangan Mach, kita dapat mengklasifikasikan keadaan fluida ke dalam beberapa kategori, seperti subsonik (M < 1), supersonik (M > 1), dan supersonik (M ≈ 10).
Dalam keadaan subsonik, efek kompresi fluida kecil, dan persamaan fluida tak termampatkan yang disederhanakan sering digunakan untuk memprediksi perilakunya.
Bilangan Mach dan Kompresibilitas Fluida
Ukuran bilangan Mach secara langsung memengaruhi kompresibilitas fluida. Pada bilangan Mach yang rendah, fluida dapat didekati sebagai aliran tak termampatkan, yang sangat penting untuk desain pesawat terbang dan peralatan mekanis lainnya yang melibatkan aliran berkecepatan tinggi. Saat bilangan Mach meningkat, aliran fluida menjadi sangat terkompresi, dan model matematika yang lebih kompleks harus digunakan untuk analisis dan desain. Khususnya dalam rentang supersonik, prediksi perilaku aliran menjadi lebih menantang. Ketika sebuah objek bergerak pada kecepatan supersonik, gelombang kejut yang dihasilkan pasti akan memengaruhi cairan di sekitarnya, menyebabkan gelombang kejut yang kuat, yang merupakan sumber ledakan sonik.
Penerapan Bilangan Mach
Bilangan Mach memiliki penerapan yang luas dan penting, khususnya dalam bidang kedirgantaraan. Bagi sebuah pesawat terbang, bilangan Mach tidak hanya memengaruhi desainnya tetapi juga kinerja dan pengoperasiannya. Memahami pengaruh perubahan bilangan Mach pada medan aliran di sekitar pesawat terbang dapat membantu para insinyur membuat desain yang lebih baik untuk mengatasi hambatan suara. Selain itu, bilangan Mach juga membantu menghitung sistem fluida lain dalam desain teknik, seperti desain nosel dan pengontrol aliran gas, yang semuanya melibatkan konsep bilangan Mach.
Ketika sebuah pesawat terbang menembus hambatan suara, hal itu menciptakan perbedaan tekanan angin yang sangat besar yang disebut gelombang kejut, yang menyebabkan ledakan sonik yang terdengar saat pesawat terbang melampaui kecepatan suara.
Aliran fluida berkecepatan tinggi di saluran
Saat fluida melewati saluran, perubahan bilangan Mach akan memengaruhi perubahan kecepatan aliran. Dalam kasus subsonik, penyempitan saluran akan mengakibatkan peningkatan kecepatan aliran, sementara hubungan ini terbalik saat aliran memasuki rezim supersonik. Pada saat ini, perluasan saluran akan meningkatkan laju aliran. Untuk mencapai aliran supersonik, perancang harus menggunakan nosel konvergen-divergen yang memungkinkan fluida berakselerasi dengan lancar.
Penyempitan yang sempit memungkinkan aliran mencapai kecepatan sonik, sementara perluasan berikutnya terus mempercepat aliran ke kecepatan supersonik.
Cara menghitung bilangan Mach
Dalam aplikasi dunia nyata, instrumen penerbangan biasanya menghitung bilangan Mach dengan mengukur perbedaan tekanan daripada menggunakan suhu secara langsung. Menggunakan pengukuran tekanan yang berbeda untuk memperkirakan angka Mach memungkinkan teknisi untuk memahami dengan cepat kondisi terkini pesawat dan menyesuaikan operasi untuk memastikan keselamatan.
KesimpulanAngka Mach merupakan indikator jenis aliran fluida dan karakteristiknya. Dengan memahami dan menghitung angka Mach, kita tidak hanya dapat merancang pesawat yang lebih aman, tetapi juga mengeksplorasi lebih banyak aplikasi aliran efisiensi tinggi. Pernahkah Anda bertanya-tanya bagaimana teknologi masa depan akan menggunakan angka Mach untuk membawa pengalaman terbang manusia ke tingkat berikutnya?
