Wenn sich ein Objekt bewegt, nehme ich an, dass die Luft darüber, anstatt auf der gleichen allgemeinen Höhe zu bleiben, beim Passieren nach unten gezogen wird, um den Niederdruckbereich hinter dem Objekt zu füllen, wo gerade Luft zurückgelassen wurde.
Also wenn das soweit richtig ist:
Angenommen, wir haben einen Würfel (z. B. 1 mx 1 m), der sich sehr schnell rechtwinklig zu seinen Seiten bewegen kann (oben, unten, links, rechts, vorne, hinten).
Wie schnell müsste sich der Würfel auf Meereshöhe bewegen, um den Punkt zu erreichen, an dem die Verschiebungskraft höher ist als die Kraft der Niederdruckzone, die die über den Würfel strömende Luft anzieht, wodurch ein Vakuum entsteht?
Oder besser gesagt, gibt es keine Geschwindigkeit, mit der dieses Vakuum entstehen würde?
Wenn sich Luftmoleküle sehr langsam bewegen würden und der Würfel durchfliegen würde, würde der Würfel einen 1 x 1 m großen Vakuumtunnel durch die Luft schneiden, der langsam von Luftmolekülen von oben und unten ausgefüllt würde Es.
Solange sich der Würfel also schneller bewegt als Luftmoleküle, bleibt ein Teil dieses Tunnels hinter der Röhre evakuiert. Wie schnell bewegen sich Luftmoleküle? Bei ruhender Luft am STP flitzen ihre Luftmoleküle zufällig herum, wobei jede Art von Luftmolekül eine Maxwell-Boltzmann-Geschwindigkeitsverteilung aufweist. Von http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/chem03/chem03448.htm sehen wir, dass sich ein "durchschnittliches" Luftmolekül mit etwa 500 m/s bewegt.
Aber in einer thermischen Verteilung bewegen sich VIELE Luftmoleküle schneller als der Durchschnitt, aber bei höheren Geschwindigkeiten fällt die Verteilung ziemlich steil ab. Die Maxwell-Boltzmann-Verteilung zeigt die Wahrscheinlichkeitsverteilungen für thermische Luftmolekülgeschwindigkeiten. Wenn wir uns die CDFs ansehen, können wir sehen, dass fast alle Moleküle eine Geschwindigkeit innerhalb des 3- oder 4-fachen der Durchschnittsgeschwindigkeit haben.
Wenn sich der 1-m-Würfel dann mit 2000 m/s bewegen würde, würden wir einen pyramidenförmigen Bereich auf der Rückseite der Pyramide mit einer Pyramidenspitze etwa 0,5 m hinter dem Würfel erwarten, in dem die Luftdichte weniger als etwa 1 % betragen würde. von STP.
Also 2000 m/s, 2 km/s, 7200 km/h sollten reichen. Als Referenz ist dies etwa die 7-fache Schallgeschwindigkeit auf Meereshöhe.
Time4Tea
Brandon Enright