द्रव यांत्रिकी में माक संख्या को समझना

फ्लूइड मैकेनिक्स में मच संख्या को समझना

किसी भी विमानन उत्साही या एरोस्पेस इंजीनियर से फ्लूइड मैकेनिक्स का जिक्र करें, और वे तुरंत मच संख्या की चर्चा करेंगे। यह अवधारणा एक द्रव, आमतौर पर हवा, के माध्यम से वस्तुओं की गति को समझने और ध्वनि की गति के सापेक्ष गति के प्रभावों को समझने में महत्वपूर्ण है। इसका नाम अर्न्स्ट मच के नाम पर रखा गया है, जो एक ऑस्ट्रो-हंगेरियन भौतिकशास्त्री थे, जिन्होंने सुपरसोनिक गति के अध्ययन में महत्वपूर्ण योगदान दिया।

मैक संख्या का सार

सादा शब्दों में, यह मैक संख्या (M) वस्तु की गति (V) और चारों ओर के द्रव में ध्वनि की गति (a) के अनुपात को दर्शाता है। गणितीय रूप से व्यक्त किया गया:

यहाँ:

• वी पदार्थ की तरल में गति को दर्शाता है (जिसे मीटर प्रति सेकंड, मी/सेकंड में मापा जाता है)
• एक उस तरल में ध्वनि की गति का संकेत करता है (जिसे मीटर प्रति सेकंड, मी/सेकंड में भी व्यक्त किया जाता है)

इनपुट को तोड़ना

प्रत्येक घटक को समझना सटीक मच संख्या की गणना के लिए कुंजी है:

• वेग (V) : यह वस्तु की गति तरल के सापेक्ष है, जिसे सामान्यतः मीटर प्रति सेकंड (m/s) में मापा जाता है।
• ध्वनि की गति (क): यह मान द्रव और इसकी विशेषताओं, जैसे तापमान और दबाव, के आधार पर भिन्न होता है। समुद्र स्तर पर, सूखी हवा में 20°C (68°F) के तापमान पर, ध्वनि की गति (a) लगभग 343 मीटर/सेकंड है।

वास्तविक जीवन के उदाहरण

आइए कुछ वास्तविक जीवन के परिदृश्यों में गहराई से जुड़ते हैं ताकि इसे और अधिक संबंधित बनाया जा सके:

व्यावसायिक विमान

व्यावसायिक जेट जैसे बोइंग 747 आमतौर पर लगभग 900 किमी/घंटा (250 मी/से) की गति पर कruज़ करते हैं, उन ऊँचाइयों पर जहाँ ध्वनि की गति लगभग 295 मी/से हो सकती है, कम तापमान के कारण। हमारे सूत्र का उपयोग करते हुए:

M = V / a = 250 / 295 ≈ 0.85

जेट Mach 0.85 पर उड़ रहा है, जो उपसोनिक है।

कॉनकॉर्ड - सुपरसोनिक यात्री जेट

कॉनकॉर्ड लगभग 2,180 किमी/घंटा (606 मी/सेकंड) की गति से उड़ान भरता था, और उच्च ऊंचाई पर, ध्वनि की गति लगभग 295 मी/सेकंड तक गिर जाती है। तो:

M = V / a = 606 / 295 ≈ 2.05

कॉनकॉर्ड ध्वनि की गति से दो गुना अधिक, मच 2.05 की गति से ऊँचा उड़ान भरता था, जिससे यह एक सुपरसोनिक विमान बन गया।

व्यावहारिक अनुप्रयोग

मैक संख्या को समझना विभिन्न अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण है:

• वायुमंडलीय विज्ञान: यह विभिन्न गति पर कुशलता और सुरक्षा से यात्रा करने वाले विमानों को डिजाइन करने में मदद करता है।
• एरोस्पेस इंजीनियरिंग: अंतरिक्ष अन्वेषण वाहनों के लिए आवश्यक, जिन्हें उपध्वनिक, पारध्वनिक, से सुपरसोनिक गति में संक्रमण करना आवश्यक है।
• जलवायु अध्ययन: वायुमंडल में ध्वनि तरंगों के प्रसार का अध्ययन करने में लागू किया गया।

डेटा सत्यापन

सटीक गणनाओं के लिए, सुनिश्चित करें कि:

• गति (V) एक सकारात्मक संख्या है।
• ध्वनि की गति (a) तरल के स्थिति के लिए एक ज्ञात स्थिरांक है।

सारांश

मच संख्या तरल यांत्रिकी में महत्वपूर्ण है, जो उच्च गति वाले वाहनों के डिजाइन और संचालन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है। वाणिज्यिक विमान से लेकर भविष्य की अंतरिक्ष शटल तक, यह प्रतीत होता है कि सरल अनुपात विविध गति के माध्यम से सुरक्षित और कुशल यात्रा को सक्षम बनाता है। इसलिए, मच संख्याओं को समझना और सटीक रूप से गणना करना इंजीनियरों, वैज्ञानिकों और विमानन प्रेमियों के लिए अनिवार्य है।