• אודות
  • צוות
  • צור קשר
  • השבוע במדע
  • הידעת?
  • גלריה
  • סדרות
  • ויראלי

הידעת? "יהלומי גל הלם" הם אזורים בהירים בסילון על קולי, הנוצרים כתוצאה מהבדלי לחץ בין הסילון לסביבתו וגלי הלם המתפתחים בו

התופעה המכונה "יהלומי גל הלם" או "דיסקות מאך" (על שם הפיזיקאי הגרמני ארנסט מאך, שחקר את הזרימה העל קולית וניסח את העיקרון הקרוי על שמו, עליו התבסס אלברט איינשטיין בפיתוח תורת היחסות הפרטית) מופיעה כאשר זרם הסילון של מנוע סילון או מנוע רקטי, שלחצו הסטטי שונה מן הלחץ האטמוספרי המקיף אותו, נע במהירות על קולית.

הלחץ הסטטי הוא זה שהיה נמדד אילו היינו יכולים להניח מד לחץ ברומטרי בתוך הסילון מבלי שזה יועף על ידו. להבדיל ממנו, הלחץ הדינמי הוא זה שהיה נמדד אילו היינו יכולים לעצור את הסילון ולהפוך את האנרגיה הקינטית שלו (הנובעת ממהירותו) ללחץ, והוא כמובן גבוה יותר מהלחץ הסטטי.

כאשר זרם הסילון יוצא מן הנחיר והלחץ האטמוספרי מסביבו גבוה יותר, הסילון מתכווץ כלפי מרכזו. כיווץ זה מטה את כיוון קווי הזרימה כלפי פנים הסילון, חוץ מאשר בקו האמצע שלו, וכך נוצרים גלי הלם (שינויי לחץ בזרימה על קולית) המגדילים את הלחץ בתוך הסילון.

מכיוון שהסילון, גם לאחר פליטתו מן הנחיר, עודנו מכיל מעט דלק וחמצן, הגדלת הלחץ גורמת להצתתם בתוכו (בחתך המינימלי) וכך מופיע ה-"יהלום" הראשון בסילון.

לאחר מכן מתחיל הסילון להתרחב שוב; שינויי הלחץ בעת התרחבותו גורמים להופעת גלי הלם מורכבים נוספים, הנקראים "מניפות פרנדטל-מאייר", הגורמים להתכווצותו החוזרת ולהופעת "יהלום" נוסף במורד הסילון, וכך הלאה הסילון מתרחב ומתכווץ חליפות – עד שהפרשי הלחץ בינו לבין האוויר שסביבו מתקזזים עקב החיכוך הנוצר בשל צמיגות האוויר, והסילון מתמזג עם האוויר שמסביב לו.

כאשר הלחץ האטמוספרי נמוך מלחץ הסילון מתרחשת תופעה דומה, אולם כיוון שהסילון עובר התפשטות לאחר יציאתו מנחיר המנוע ורק אחר כך מתכווץ, ה-"יהלום" הראשון מופיע רחוק יותר במורד הזרם מאשר במקרה הראשון.

הסבר נוסף הכולל ציורים הממחישים את מהלך הזרימה בסילון ניתן לראות ב-(3) ו-(4). בקישורים ב-(7) ניתן לראות מספר תמונות יפות של "יהלומי גל הלם" במטוסי חיל האוויר הישראלי, שצולמו על ידי הצלם ניר בן-יוסף.


מקורות:

  1. Shock diamond
  2. Shock Diamonds and Mach Disks
  3. Exhaust Gases' Diamond Pattern
  4. Compressible Flow Regimes
  5. Prandtl–Meyer expansion fan
  6. The Stunning Beauty of F-15 "Shock Diamonds" in Slo-Mo
  7. יהלומי גל הלם במטוסי חיל האוויר – מתמונותיו של הצלם ניר בן-יוסף: [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9]

עריכה לשונית: שלומי ג'מו



תאריך פרסום


25/12/2017

על המחבר

 
אהוד (אודי) לם

מהנדס אוירונאוטיקה ותוכנה. אודי עוסק בפיתוח של מערכות מחשב ותקשורת מוטסות וברובוטיקה, וחובב אסטרונומיה, חלל והנדסה.


2   792

הירח שלנו הוא גוף נעול כבידתית; בשל כוחות הגאות והשפל הפועלים בינו לבין כדור הארץ,…

0   191

ליאור רובננקו

.

פבר 21

ביום שישי הקרוב (22.2.19) בשעה 03:45 שעון ישראל, יישוגר מקייפ קאנאברל שבפלורידה, ארה"ב טיל פלקון…

0   161

בועז קרני-הראל

.

פבר 21

לפני מספר חודשים סיפרנו לכם על אלגוריתמים אבולוציונים לאופטימיזציה. נזכיר, שאלה שיטות ששואבות השראה מהטבע,…

0   182

אלעד דננברג

.

פבר 19

סיפורנו מתחיל בשנת 1906, כאשר נצפו לראשונה חיידקים בצורת סליל בדגימות קיבה של חולי קרצינומה…

0   400

אסתרינה טרכטנברג

.

פבר 17

במיוחד ליום האהבה, סמנכ"ל היח"צ והשיווק שלנו, צרי, הכין את הסרטון הבא על מיקרוביום, זוגיות,…

0   206

צרי בריקנר

.

פבר 14

במאמר מרגש פורסם לאחרונה מתארים החוקרים בפעם הראשונה מזה 110 שנים, תיעוד מצולם של נמרה…

0   955

קרן אור

.

פבר 14

ברוח האבולוציה, אנחנו נוטים לחשוב שבחירת בן זוג בטבע מסתמכת על כשירותו של בן הזוג,…

0   272

אסתרינה טרכטנברג

.

פבר 14

בסדרת המדע הבדיוני "מסע בין כוכבים" היו הרבה טכנולוגיות עתידניות מרשימות, כשאחד המכשירים הבולטים ביותר…

0   3121

ולרי פרומקין

.

פבר 12

בשבוע הקודם התמודדו תושבי החוף המזרחי של ארצות הברית עם גל קור קיצוני. לשם השוואה,…

0   309

פוסט אורח

.

פבר 10

אריות בנמיביה, החיים באופן יוצא דופן באזור מדברי, למדו מחדש לצוד בעלי חיים ימיים 35…

0   532

קרן אור

.

פבר 5

״סרטן״ הוא משפחה של מחלות המאופיינות בחלוקה לא מבוקרת של חלק מתאי הגוף, על חשבון…

0   277

אסתרינה טרכטנברג

.

פבר 4

רבים שואלים אותנו – "למה אתם כל הזמן כותבים על חתולים?", "למה לגברים יש פטמות?",…

0   717

אלה לכמן

.

ינו 28

זוכרים את 2009? זוכרים איך יכולנו לשתות גם את הצ׳ייסר השלישי ולקום בבוקר ישר לתרגול…

0   532

ליאור רובננקו

.

ינו 27

דמיינו שאתם חוקרים שהולכים לצפות בסדנת הדרכה המיועדת לאמהות עם שני ילדים. נניח כי המנחה…

0   543

דורון אורנשטיין

.

ינו 27

סרטן צוואר הרחם הוא אחת ממחלות הסרטן הנפוצות בנשים. ניתן להקטין את התחלואה והתמותה ממנה…

0   293

דרור בר-ניר

.

ינו 26

מיילדות הבית בישראל מיוצגות על ידי אמה"י-ארגון מיילדות הבית בישראל, ביום שלאחר האירוע הטראגי התראיינה לRazi…

0   263

גיל צ'פניק

.

ינו 26

על קץ עידן האנטיביוטיקה המתקרב כבר סיפרנו לכם בעבר. מספר לא קטן של חיידקים, רבים…

0   423

דרור בר-ניר

.

ינו 23

הפרוטון הוא אחד ממרכיבי האטום. יחד עם הנויטרון, הוא מרכיב את גרעין האטום. האם ייתכן…

0   467

עדי ארמוני

.

ינו 22

כולנו מכירים את אומנות קיפולי הנייר היפנית – האוריגמי, ואת שלל הצורות והדמויות שניתן לייצר…

0   816

ולרי פרומקין

.

ינו 21

בקטנה: התוכילֵיל הניו זילנדי, או בשמו המקומי הקקפו, הוא תוכי משונה וייחודי הנמצא בסכנת הכחדה…

0   589

דפנה גלעד

.

ינו 15