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固体の衝撃波速度を、剛性率等の他の物性値を用いて、計算で求める方法があれば、お教え頂けないでしょうか。

 もしくは、以下に記した金属の、衝撃波速度(又は衝撃インピーダンス)のデータが載っているサイトのアドレスでも結構です。
   タンタル、タングステン、イリジウム、白金、トリウム、ウラン

 宜しくお願い致します。

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A 回答 (1件)

衝撃波速度はU=c+s*uで表すことができ,u(粒子速度)の関数になります.


ここでcは常圧下のバルク音速√(K/r),sは体積弾性率の圧力微分K'を用いてs=(K'+1)/4と表すことができ,Kは体積弾性率,rは密度です.
それぞれの物質の[r(g/cm3),c(km/s),s]の値は,例えばタンタルなら[16.654,3.414,1.200],タングステンなら[19.224,4.029,1.237]です.
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この回答へのお礼

 お礼が非常に遅れまして、申し訳ございません。
 ご回答有難うございます。

お礼日時:2009/04/25 07:18

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Q音の伝搬と衝撃波がよくわかりません

音の伝搬と衝撃波の違いががよくわかりません。
教えてください。
ちなみに衝撃波ってソニックブームのことですか?

Aベストアンサー

「No.4」補足 >衝撃波のスピードはどうなのでしょうか?

----------------------------------
「 爆発音と爆風 」
http://webclub.kcom.ne.jp/mb/ginga/bomb/so-what.htm
http://webclub.kcom.ne.jp/mb/ginga/bomb/bomb.htm

・ 爆薬が爆発すると衝撃波が起こり、これは媒体中を音速より早い速度で伝わる。
・ 爆風と呼ばれるものはこの衝撃波のことである。

・ しかし爆源からある程度離れたところでは爆ごう波は音波となって伝播する。
・ これが爆発音である。

・ 衝撃波と音波との境界は音圧レベル 174~180db(デシベル)とみなすことができる。
----------------------------------

と、書かれたページも有りましたが、「音圧レベルにより衝撃波自身の伝播速度が変わる」のか?、
単に、「高速で膨張する爆風の表面に生じる衝撃波の高圧部分の速度のこと」を言っているのか?、
などなど、今回も今ひとつハッキリしませんでした。

「航空工学部」の有る大学などに質問してみれば、適切な解説ももらえるのではないでしょうか。
どこかに良い「質問サイト」などがあれば、便利なのですが。。

「No.4」補足 >衝撃波のスピードはどうなのでしょうか?

----------------------------------
「 爆発音と爆風 」
http://webclub.kcom.ne.jp/mb/ginga/bomb/so-what.htm
http://webclub.kcom.ne.jp/mb/ginga/bomb/bomb.htm

・ 爆薬が爆発すると衝撃波が起こり、これは媒体中を音速より早い速度で伝わる。
・ 爆風と呼ばれるものはこの衝撃波のことである。

・ しかし爆源からある程度離れたところでは爆ごう波は音波となって伝播する。
・ これが爆発音である。

・ 衝撃波と音波と...続きを読む

Q衝撃波について

超音速で運動する物体が生じる衝撃波についてなのですが、以下の各点について詳しく知りたいと思います。
物理に詳しい方にお答えいただけると幸いです。

1. 無音で運動する物体は衝撃波を生じるのでしょうか?それとも物体自体が「音源」でないと衝撃波は生じないのでしょうか。(もちろん物体自体は超音速で運動しているという前提で)

2. 物体が音速を超える瞬間に、物体の中にいる人はなんらかの衝撃を感じるのでしょうか?

3. そもそも衝撃波とは何の波なんでしょうか。通常の音波と同じように空気の密・粗の波でしょうか?

4. 爆弾等が爆発したときに、周囲の空気の膨張する速度が音速を超えていたとすると、その「音速を超えた空気という物体」からは衝撃波が生じるのでしょうか?
また、仮に衝撃波が生じるとすると、それはいわゆる「爆風」と同じものなのでしょうか?

原理をちゃんと勉強すればいいのでしょうが、数式が苦手でどうしても…なので質問させていただきました。
いずれか1点についてのご回答でも大歓迎です。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>物理に詳しい方にお答えいただけると幸いです。

衝撃波については、機械工学科や航空学科、
航空宇宙学科の授業にある、流体力学という
分野で詳しく学びます。

>1. 無音で運動する物体は衝撃波を生じるのでしょうか?

 生じます。音速(秒速約340m/秒)を超える
速度で飛行する航空機の周囲には衝撃波が生じて
います。

 空気や水などのように流れる物体を、流体といいます。
流体の性質は、その流れる速度、圧力、粘性(粘っこさ
というイメージです)などで決まりますが、
音速(マッハ1)を超えると、これら物理的性質が
大きく変化します。

 音速を超える速度で飛行する物体の周囲には
音速を超える空気の流れが生じます。この流れと
音速以下の空気の流れの間に★薄い空気の層が
でき、ここで圧力等の流体の物理的性質が
不連続(緩やかではなく、どっと変わるということです)
に変化します。

>3. そもそも衝撃波とは何の波なんでしょうか。通常の音波と同じように空気の密・粗の波でしょうか?

 ★この薄い空気の層を衝撃波というのです。
つまりこの層を境に、圧力が変化するので、
音速以下の空気の流れから、この衝撃波に
突っ込むと、大きな圧力の変化、つまり衝撃を
感じるわけです。

>2. 物体が音速を超える瞬間に、物体の中にいる人はなんらかの衝撃を感じるのでしょうか?

 瞬間的に大きな圧力の変化感じます。
昔、車にジェットエンジンをつけて
地上で音速を超えた速度を出した
人がいたのですが、その人の体験談
によると、音速を超えた瞬間に、大きな
爆発音が聞こえたそうです。
 圧力が瞬間的に大きくなるので、鼓膜が
大きく振動し、それが爆発音として聞こえた
ものと思います。

>4. 爆弾等が爆発したときに、周囲の空気の膨張する速度が音速を超えていたとすると、その「音速を超えた空気という物体」からは衝撃波が生じるのでしょうか?

 上の説明のとおり、音速を超えた速度を持つ
空気の流れと、音速以下の空気の流れに
生じる層が衝撃波ですから、そのとおり
衝撃波が生じます。

>また、仮に衝撃波が生じるとすると、それはいわゆる「爆風」と同じものなのでしょうか?

 爆風が音速を超えていないと衝撃波は生じません。
音速を超えた空気の流れを生じさせるには、
1気圧以上の圧力差が必要です。空気がすでに
1気圧あるわけですから、ここでさらに1気圧の圧力差
を生み出すのはかなり大変です。

 昭和の初期に、音速の空気の流れを発生させる
実験装置が作られ、この現物が今でも神奈川県
相模原市にある宇宙科学研究所に保存されて
いるのですが、その原理は2つの部屋を
小さな扉で仕切り、片方の部屋の空気を抜いて
真空にしておき、真ん中にあるこの小さな扉
を急に開くというもので、大気圧と真空という差で
1気圧の圧力差を作っていました。
 

>物理に詳しい方にお答えいただけると幸いです。

衝撃波については、機械工学科や航空学科、
航空宇宙学科の授業にある、流体力学という
分野で詳しく学びます。

>1. 無音で運動する物体は衝撃波を生じるのでしょうか?

 生じます。音速(秒速約340m/秒)を超える
速度で飛行する航空機の周囲には衝撃波が生じて
います。

 空気や水などのように流れる物体を、流体といいます。
流体の性質は、その流れる速度、圧力、粘性(粘っこさ
というイメージです)などで決まりますが、
音速(...続きを読む

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む


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