パイプに音速を超えた速度で空気を流す。

高圧縮のコンプレッサーで、出来るだけ高圧空気を作り、完全に直線に作ったパイプに通す・・・・・
・・・いくら高圧にしても、空気が音速を超えて流れる事はありませんが、なんで超えないんでしょうか？

No.3 回答者： mazeran 回答日時： 2008/12/26 18:43

「音が伝わる」ことと、「空気が流れる」と言うことは同じことだからです。

空気中を「音が伝わる」と言うことは、空気の密度が変化（「粗」と「密」が交互に繰り返す）することで伝わるわけです。
つまりその「粗」と「密」が交互に伝わる限界が「音速」なわけです。

一方、高圧縮のコンプレッサーから出て来る空気は、「粗」と「密」で言えば「密」の状態です。
その「密」の空気の前に「粗」の空気があって、「密」の空気をパイプの中へ送り込むわけですが、いくら空気を圧縮して高圧にしても、空気を送ると言うのはあくまで空気の密度の変化を伝えるわけであるので、その伝播速度は決して音速（空気の粗密を伝える速度）を超えないのです。

前の方は「風洞」のことを書かれていましたが、「風洞」は空気の粗密が伝わって流れているものではなく、空気そのものに「運動エネルギー」を与えて「移動」させているだけなので、理論上音速を超えることに何ら問題は発生しません。

質問内容に「パイプ」と書かれていましたが、空気の流れに対して直角方向の周囲を空気以外のもので囲んでしまうと、パイプの中の空気の粗密の伝播速度は速くなります。（粗密の伝わるエネルギーが、パイプの壁に拘束されることで発散のロスがなくなるため）
従ってパイプの中の音速は、通常の空気中の速さよりかなり速くなります。
なので周りから見ていると、パイプに流れる空気の速さは、一見「音速」を超えているような結果が出て来ますが、正確な結果を出すためには、「パイプ内での音速」を予め計測しておく必要があります。

結論としては、空気の「粗」と「密」が伝わる速さが「音速」だからです。

この回答への補足

回答ありがとうございます。（遅くなってすいません)

音速＝音の速度って事から、音波が発生しないから音速

にならないと解釈しました。ちょっと違う・・・＾＾；

回答者さんの”空気そのものに「運動エネルギー」を与

えて「移動」・・・”の点ですが、この運動エネルギー

が高圧コンプレッサーです。移動は空気の移動速度です。

もちろん、高圧コンプレッサーの能力は、現存していない、

膨大な能力でもＯＫです。

それでも音速を超えないんでしょうか？

補足日時：2008/12/29 09:50

No.2 回答者： tiltilmitil 回答日時： 2008/12/26 16:07

「超音速風洞」というものもありますから絶対に不可能ということはないでしょうけど。

JAXAの施設だと反対側に真空タンクを使って空気を引き込むのを併用しているようです。

http://subal.cocolog-nifty.com/blog/2006/10/jaxa …

この回答への補足

あくまでも「高圧縮のコンプレッサーで、出来るだけ高圧空気を作り、完全に直線に作ったパイプに通す」という、方法に限定しています。

補足日時：2008/12/26 16:22

No.1 回答者： onpuu 回答日時： 2008/12/26 16:06

越えないんですか？

超音速風洞や極超音速風洞などをつかえば音速を超える空気流を作り出せるとおもっていました。

↓なんかマッハ12の空気流を作れるような書き方がされているので
http://www.ard.jaxa.jp/res/wintec/b09.html