SHOCK  WAVES หรือ ชอร์กเวฟ

          ชอร์กเวฟเกิดขึ้นจากแหล่งกำเนิดคลื่นเคลื่อนที่ได้เท่ากับความเร็วของคลื่นหรือเร็วกว่า  จะเกิดปรากฎการณ์ที่ว่าสันคลื่นไม่สามารถที่จะเคลื่อนที่ออกไปจากแหล่งกำเนิดเสียง โดยถ้าแหล่งกำเนิดเคลื่อนที่ได้เท่ากับความเร็วของคลื่น   สันคลื่นจะเกิดการซ้อนกัน  เสริมกันกลายเป็นแอมพลิจูดขนาดใหญ่เรียกว่า  ชอร์กเวฟ    และเมื่อแหล่งกำเนิดคลื่นเคลื่อนที่เร็วกว่าคลื่น  สันคลื่นจะฟอร์มตัวเป็นรูปกรวย  โดยมีมุม    =  sin^-1(v/u)    อัตราส่วน  u/v  เรียกว่า เลขมัค  (Mach number)     ชอร์กเวฟเกิดขึ้นได้บ่อยมากในสถานการณ์ต่างๆกัน  ดังเช่น  โซนิกบูม  คือ ชอร์กเวฟประเภทหนึ่งของเครื่องบินที่วิ่งเร็วเหนือเสียง    คลื่นที่เกิดหลังเรือเร็วก็เป็นชอร์กเวฟอีกประเภทหนึ่ง    นอกอวกาศก็สามารถจะเกิดชอร์กเวฟได้  อย่างเช่น ลมสุริยะที่วิ่งด้วยความเร็วสูงเข้าชนสนามแม่เหล็กโลก  เป็นต้น

a)  เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากับความเร็วของคลื่น  สันคลื่นจะรวมกันอยู่ที่ยอดก่อให้เกิดชอร์กเวฟขึ้น  b)  ชอร์กเวฟเกิดขึ้นได้อีกกรณีหนึ่งเมื่อความเร็วของแหล่งกำเนิดเสียง u  มากกว่าความเร็วของคลื่น v  ในช่วงระยะเวลา หน้าคลื่นจะเคลื่อนที่ได้เป็นระยะ   แต่แหล่งกำเนิดคลื่นเคลื่อนที่ได้ระยะทางมากกว่า คือ         ชอร์กเวฟจะฟอร์มตัวเป็นรูปกรวย  โดยมีมุม  =  sin^-1(v/u)         

ลักษณะของชอร์กเวฟ

a)  ชอร์กเวฟ(เส้นสีแดง)  เกิดขึ้นรอบปีก  ภายในอุโมงค์ลม    ชอร์กเวฟของเครื่องบินเร็วเหนือเสียง  เรียกว่า โซนิกบูม  มีอำนาจการทำลาย  เพราะเสียงดังมาก สิ่งก่อสร้างที่อยู่ใกล้ๆอาจพังทลายได้   b)  ลูกกระสุนพุ่งผ่านควันของเทียน  จะเห็นรูปร่างของชอร์กเวฟ  รูป  c)  ชอร์กเวฟที่เกิดขึ้นกับเรือเร็ว

ตัวอย่าง ลูกกระสุนวิ่งด้วยความเร็วที่มากกว่าเสียง  เกิดชอร์กเวฟขึ้น  จากรูปภาพ ลองประมาณความเร็วของลูกปืนว่าเป็นเท่าไร

ตอบ  u/v  =  1/sin45^o  = 1.4 

ตัวอย่าง  เครื่องบินซุปเปอร์โซนิก ขับด้วยความเร็วเหนือกว่าเสียง  2.2  เท่า  ถ้าคุณได้ยินเสียงโซนิกบูมภายในเวลา  19  วินาทีต่อมา  จงหาระดับความสูงของเครื่องบิน  สมมติว่า ความเร็วเสียงประมาณเท่ากับ  340  m/s