20马赫等于每小时多少公里(马赫是什么意思)

综述

在我们每天的生产生活当中,衡量是一个反复出现的动作,大小、速度、体积、长短都是需要被衡量的量,要表达它们的多少,必不可少的就是单位,公斤、公里、千米每小时等等,这些都是最常见的单位,不过也有一部分是我们并不经常遇到的。

比如一些其他国家才会用的单位,像是英寸、英尺、海里这一类,涉及到的时候需要进行一个换算,不过还有像马赫这样的单位就更少有人知道了,那这个马赫具体是指什么呢?

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什么是马赫

在大多数情况下,我们是很难遇到使用马赫的场景的,最多也就是在电影里面听到,然后大概能够了解到这是一个表示速度的量,但是看到一马赫这样的表达还是不能确定其具体是什么数值。

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从实际的使用中来看,马赫跟我们一般所说的单位还是有区别的,我们说一米、一小时、一公斤,基本上都是很直接的表达,不用再进行进一步的理解。

但是马赫并不算是标准意义上的单位,因为它的含义其实是用一个数值来表示的,而且还不是绝对数值,只是一个相对的结果,那么这个数值是如何得到的呢?

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原则上就是用一个物体的运动速度和它的升速来做一个比值,结果就是一马赫的量,当然,这个比值虽然形式上是相对的,但是得出的数值却是相对稳定的,基本上约等于声速,也就是340米每秒,所以当我们说某个物体的速度是两个马赫的时候,其实就需要换算一下,也就是680米每秒。

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但是这里需要注意一个问题,即便是用声速来进行换算了,也不代表最后的结果是准确的,因为声音的速度不像光速,是不受介质影响的,在经过不同环境的时候,它多少都会出现浮动变化的,所以如果我们要求一个非常精确的结果的话,还是要具体情况具体分析,先得到声速的准确值,然后才能给出正确的马赫数。

但是说了这么多,为什么我们不直接用米每秒这样的单位来表示,非要转一个弯用上马赫这个量呢?

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这其实和实践中遇到的问题是分不开的,理论上讲,米每秒或者千米每小时是通用的,但是当目标物体的运动速度特别大的时候,影响其运动的因素就会变得非常复杂,比如飞机和航天器这一类。

它们在进入一定高度之后,温度和大气密度这样一些条件就会改变整个飞行环境,这个时候再用米每秒这种常温常压下的单位来表达的话,肯定就不够有代表性了,所以才有了将速度和音速做比值的设计,因为声音可以反应出飞行环境的变化,我们也能更好地掌握此时的飞行状况。

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所以你应该也可以推测出来,当我们在用马赫来进行速度表达的时候,其实是有很多附加条件的,比如要额外说明此时的飞行环境,包括高度和大气密度等条件,并且给出声音在这个环境中的传播速度。

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一般来说,如果飞行环境跟常温常压有较大差距的话,那么声速也基本就不会是标准的340米每秒,需要另外进行测定,才能换算出准确的马赫数,如果机长或者航天器的负责人员得到一个马赫值,他就可以很快地在大脑中进行转换和理解,然后对当前的飞行状况又一个较好的把握。

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我们知道,在高空当中空气密度其实是很低的,这对于声音来说其实是比较好的传播环境,因为没有了那些会对它形成阻碍的物质,因此声速就要更快,相应地就得出更高的马赫数,反之,在低空地区就有更低一些的马赫数。那么我们就来具体看看高速飞行器的马赫数一般都是多少。

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马赫有多快

首先说说我们比较熟悉的航天器,一架运载火箭在到达它在地球上空的预定位置时,马赫数大概是在30马赫以上,比如长征五号当时的结果就是33到34马赫的样子,再乘以那个状态下的音速也就是11570米每秒,一秒钟能够走过一万多米,绝大多数的近地面飞行物都是达不到的。

像是武器迷很熟悉的一款火箭筒RPG-7马赫数就只有0.8,那些听上去雷霆万钧的战斗机也只有二点几个马赫数,当然,考虑到近地面的飞行环境,已经算是相当不错的性能了。

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最后马赫数为什么叫马赫数呢,其实就是直接用了他的发明者马赫的名字,这位物理学家在20世纪是一位举足轻重的人物,对那个年代的物理学界比较熟悉的人都知道,著名的广义相对论就跟他的工作紧密相关,甚至可以说奠定了这个理论的基础。

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马赫的研究理念也非常先进,比起严丝合缝的计算和论证,他更推崇在一种相对的思维中来看待物质及其存在状态,而马赫数其实也能反映出这种思想,若非如此,我们可能还在用近地面的速度式来表达高空甚至太空中的飞行状态,这样的做法必然导致极大的表达误差,对于航天工作来说是十分危险的。

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像马赫这样的一些物理量其实还有很多,只是在我们的日常生活中很少用到而已,更多出现在复杂的专业领域当中,这也让我们领略到科学研究的严谨,也对这个行业有了更多的敬意。

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