江苏龙网

  1. 主页 > 生活百科 > >

春节到了,我最喜欢放鞭炮,因为什么 放鞭炮意味着什么

核心提示：来源：科学大院微信公众号编者按：春节假期已经结束，是不是感觉假还没休够，春节就过去了？是不是现在已经开始想念家里的饭菜，开始想念除夕夜和家人一同放鞭炮看烟火了？提起鞭炮和烟火，你可能还不知...
来源：科学大院微信公众号
【春节到了,我最喜欢放鞭炮,因为什么 放鞭炮意味着什么】编者按：
春节假期已经结束，是不是感觉假还没休够，春节就过去了？是不是现在已经开始想念家里的饭菜，开始想念除夕夜和家人一同放鞭炮看烟火了？
提起鞭炮和烟火，你可能还不知道吧，它们和子弹有着共同的奥秘，那就是激波 。
今天，大院er特别精选了《院士谈力学》一书中郭永怀院士谈激波的内容，让我们跟随郭院士一起了解爆炸中的力学知识 。
其实无论是爆竹的爆炸或是大炮的发射，在我们听到“拍”或“轰”的一声的时候，假如空气密度的疏密是眼睛看得见的话，我们就会看见一个密度很大的空气层从我们身上掠过去 。
这时如果把空气里的压强分布用曲面表示出来，在那个密度大的气层里，这个面就像个小山峰一样 。要是用照像的方法把它照下来，照片上就呈现为一条黑线 。
激波是哪里来的？
大炮反射最初一瞬的情形一般说来，产生激波有两种方法：一种方法是利用火药的爆炸，比如烟火爆竹的爆炸可以产生激波；另外一种方法是利用物体的高速运动，例如发射出去的炮弹和超声速飞行的飞机 。
炮弹高速运动产生的激波
这样从炮弹尖端所发出的两条黑斜线就是激波，由于压强在激波上突然地增加，当炮弹或高速飞机飞过我们时，我们便能听到“拍”的一声响 。
激波是一种不连续的传播现象，在自然界里经常发生，它会在有坡度的河流里出现“水跃”，甚至在城市中的人群里出现 。
让我们举个例：一群赛跑的人，如最前面的一个忽然被交通挡住，而同时来不及警告后面的人，结果大家都来不及准备，便一个跟着一个地碰在一起，成了一个密度大的人堆，这就出现了激波，它以很高的速度对着跑的人传播过来 。
激波的形成其实激波的形状并不都是一样的 。
大体说来激波共有以下几类：球面、柱面、平面（又分正面和斜面两种） 。
它们的共同之点是，在和波面垂直的方向，压强、温度、密度的变化是突然的 。
在普通情况下，这种变化可以利用跃变来表示，而这个不连续的跃变差（通常用压强差△P来表示）便叫做激波的强度 。激波愈强，堪变差就愈大 。
图片来源：搜狗百科
激波的“波动”
如果空气里忽然发生压强变化，这种变化就会向各方传播，这就产生大家所熟知的所谓“波动”，就像投一块石头到水里时，在水面上所出现的现象一样 。
如果波动区域里压强的起伏小，便叫做小振幅波，平常的声波便是属于这一类的 。如果波动区域里压强起伏很大，便叫做大振幅波 。
由于振幅小的关系，声波的传播对于气体的压强和密度影响非常小，结果声波就像沿着一条细长线而传播的波动一样，完全和这时介质的运动情况无关，而是只取决于空气在未扰动情况下的状态 。
如果大气是均匀的，声波相对于介质的传播速度便是个与波长无关的恒量 。
在标准状态下，这个数值是每秒331米，传播速度既然是恒量，波动区域里压强和速度的微弱变化，即“波形”，便能保持固定不变地向前传播 。
波动的振幅大时，情形就变得很复杂 。
波动所产生的压强变化大，在气体里所引起的质点运动也就大，对于固定的坐标说，大振幅的传播速度便是质点速度与声速之和，因为压强影响声速，而声速又与质点的速度有直接关系，结果大振幅的波动在传播过程中便不可能保持固定不变的波形 。
举个简单的例子，我们可以假设空气是个没有黏性的理想气体，并且波形是连续的（即圆滑、没有突变的） 。在这样的运动中，气态的变化是可逆的，也就是说，熵这个量在传播过程中是不变的 。
为了便于讨论，我们进一步假设运动是一维的，即除了随时周的变化外，运动仅在传播方向有变化，在一根直管里所产生的波动便是这样 。这种波动可分两类：膨胀波和压缩波 。如果一个波经过一点之，那点的气体是膨胀了，这个波就叫做膨胀波 。相反地，如果波通过后气体被压缩了，这个波便叫做压缩波 。
激波到底如何传播？


推荐阅读


上一篇：降脂减肥与调节身体,喝绿茶能降脂减肥效果

下一篇：金字塔是哪个国家的名胜古迹 水下金字塔之谜