Speed of sound, temperature and Mach number

[inabw]

La velocità del suono aumenta con l'aumento della temperatura esterna.
Salendo, il gradiente termico cambia, il che implica una riduzione della velocità del suono.
Per sostenere l'aeromobile in condizioni di densità atmosferica differenti, è necessario aumentare la velocità dì esercizio dell'aeromobile.
L'aumento di quota implica un aumento di velocità ed una riduzione della velocità del suono:
Il Mach number essendo un rapporto tra TAS e velocità del suono, aumenta.
Quindi TAS e VDS sono valori direttamente proporzionali (inversamente?) .

È corretta come teoria esplicativa?

[AirGek]

No, se la TAS aumenta non aumenta la velocità del suono ne diminuisce quindi non sono ne direttamente ne inversamente proporzionali. Nel caso volassi a IAS e quota costante ed entrassi in una massa d’aria più fredda la densità aumenterebbe causando una diminuzione di TAS mentre la velocità del suono diminuirebbe pure lei quindi il Mach rimarrebbe costante.

In salita si sale a IAS costante il che comporta un incremento di TAS, la temperatura diminuisce e ciò abbassa la velocità del suono causando un aumento di Mach. Ad una certa quota di sale a Mach costante il che comporta una riduzione di TAS e IAS.

Non so se ti sei espresso male ma il gradiente termico verticale in ISA non cambia è sempre 1.98°/1000ft (arrotondato a 2° per comodità).

[inabw]

No, se la TAS aumenta non aumenta la velocità del suono ne diminuisce quindi non sono ne direttamente ne inversamente proporzionali. Nel caso volassi a IAS e quota costante ed entrassi in una massa d’aria più fredda la densità aumenterebbe causando una diminuzione di TAS mentre la velocità del suono diminuirebbe pure lei quindi il Mach rimarrebbe costante.

In salita si sale a IAS costante il che comporta un incremento di TAS, la temperatura diminuisce e ciò abbassa la velocità del suono causando un aumento di Mach. Ad una certa quota di sale a Mach costante il che comporta una riduzione di TAS e IAS.

Non so se ti sei espresso male ma il gradiente termico verticale in ISA non cambia è sempre 1.98°/1000ft (arrotondato a 2° per comodità).

Ricapitolando: la velocità del suono è correlata alla temperatura e non alla TAS.
Per quanto riguarda il gradiente, se parliamo di JSA ( jet standard atmosphere) anche esso utlilizza gli stessi valori dell' ISA, ma non c'è Tropopausa : intendevo che aumentando la quota diminusce la temperatura, mi sono espresso male.

[AirGek]

La velocità del suono dipende solo dalla temperatura.

[inabw]

In salita si sale a IAS costante il che comporta un incremento di TAS, la temperatura diminuisce e ciò abbassa la velocità del suono causando un aumento di Mach. Ad una certa quota di sale a Mach costante il che comporta una riduzione di TAS e IAS.

In salita a IAS costante aumenta la TAS : puoi spiegarmi questa frase ?

[AirGek]

Se sali con una IAS costante la TAS aumenta, ciò avviene perché la densità dell’aria diminuisce.

[Maxx]

Al fine della condotta di volo e del comportamento dell'aereo, l'approssimarsi della velocità del suono ed il suo superamento sono un fattore oppure non hanno importanza?

[AirGek]

Certo per quello sali a Mach costante ad un certo punto, per non avvicinarti oltre a Mach 1. Per il 738 il clacker inizia a suonare a M.82. In fase di certificazione sono andati oltre ovviamente ma per un normale equipaggio quello è il limite.

[flyingbrandon]

No, se la TAS aumenta non aumenta la velocità del suono ne diminuisce quindi non sono ne direttamente ne inversamente proporzionali. Nel caso volassi a IAS e quota costante ed entrassi in una massa d’aria più fredda la densità aumenterebbe causando una diminuzione di TAS mentre la velocità del suono diminuirebbe pure lei quindi il Mach rimarrebbe costante.

In salita si sale a IAS costante il che comporta un incremento di TAS, la temperatura diminuisce e ciò abbassa la velocità del suono causando un aumento di Mach. Ad una certa quota di sale a Mach costante il che comporta una riduzione di TAS e IAS.

Non so se ti sei espresso male ma il gradiente termico verticale in ISA non cambia è sempre 1.98°/1000ft (arrotondato a 2° per comodità).

Ricapitolando: la velocità del suono è correlata alla temperatura e non alla TAS.
Per quanto riguarda il gradiente, se parliamo di JSA ( jet standard atmosphere) anche esso utlilizza gli stessi valori dell' ISA, ma non c'è Tropopausa : intendevo che aumentando la quota diminusce la temperatura, mi sono espresso male.

E ricordati che il numero di Mach NON dipende dalla temperatura. È un numero adimensionale e avendo come rapporto due velocità che variano (se non ricordo male come la radice quadrata di T) nello stesso modo al variare della temperatura...non dipende dalla temperatura.
Ciao!

[inabw]

Percorrendo a IAS costante e FL costante, incontro una massa d'aria fredda.
La densità dell'aria chiaramente è più densa, il che porta a una diminuzione della TAS.
In questa massa la temperatura è più bassa, con conseguente calo della velocità del suono.
Il Mach number diminuisce all'interno di questa massa d'aria?

[AirGek]

Ho risposto a questa domanda ancora prima che tu la facessi.

[inabw]

Ho risposto a questa domanda ancora prima che tu la facessi.

[tartan]

Se sali con una IAS costante la TAS aumenta, ciò avviene perché la densità dell’aria diminuisce.

Giusto, ma tornando alla velocità del suono, se la temperatura dell'aria aumenta e quindi la densità diminuisce , perchè la velocità del suono aumenta anziché diminuire? Gli indiani mettevano l'orecchio sulle rotaie per sentire quando arrivava il treno e fregare i cow boys, perché la densità delle rotaie era superiore alla densità dell'aria, oppure no?

[AirGek]

Non credo sia solo una questione di densità ma anche di mezzo a traverso il quale la perturbazione si propaga altrimenti il sughero usato come fonoassorbente non funzionerebbe avendo densità maggiore dell’aria... o nell’acqua il suono si propaga più velocemente ma se due si gridano sott’acqua alle due estremità di una piscina olimpionica dubito riescano a sentirsi... detto questo non sono né un fisico ne un chimico quindi...

[flyingbrandon]

Non credo sia solo una questione di densità ma anche di mezzo a traverso il quale la perturbazione si propaga ....[...CUT....]

Infatti dipende soprattutto dal mezzo in cui si propaga...
Ciao!

[tartan]

Quindi la velocità del suono dipende dalla temperatura ma solo nell'aria oppure in una rotaia calda il suono va più veloce che in una rotaia fredda?

[AirGek]

Credo che il discorso temperatura si applichi a qualunque mezzo... varierà di quanto la temperatura altera la velocità del suono ma la altererà.

http://www.bisceglia.eu/chimica/tabelle/velsuono.html

[tartan]

Nella tabella, molto interessante, la temperatura viene menzionata solo per alcuni mezzi, come mai?

[Lampo 13]

Com'era la faccenda?
Con il diminuire della temperatura l'acqua prima diventa più densa e poi intorno ai 4°C diventa meno densa?

[flyingbrandon]

Com'era la faccenda?
Con il diminuire della temperatura l'acqua prima diventa più densa e poi intorno ai 4°C diventa meno densa?

Ha il comportamento anomalo di essere Più densa a 4C. Di solito quando passi dallo stato liquido a quello solido il volume diminuisce...nell’acqua, invece, aumenta. Quindi hai la densità che aumenta con il diminuire della temperatura...poi a 4 C hai il massimo e poi scende...oppure se parti dall’altra parte...la densità aumenta all’aumentare della temeperatura fino al suo massimo, 4 C, per poi scendere.
Ciao!

[flyingbrandon]

Nella tabella, molto interessante, la temperatura viene menzionata solo per alcuni mezzi, come mai?

Probabilmente perché si discosta in modo più significativo o ha un comportamento anomalo in quei materiali a determinate temperature...o semplicemente ha un range più ampio e ti forniscono quella velocità a quella temperatura. Bisognerebbe vedere le caratteristiche fisiche di quel materiale al variare della temperatura.

[Lampo 13]

Com'era la faccenda?
Con il diminuire della temperatura l'acqua prima diventa più densa e poi intorno ai 4°C diventa meno densa?

Ha il comportamento anomalo di essere Più densa a 4C. Di solito quando passi dallo stato liquido a quello solido il volume diminuisce...nell’acqua, invece, aumenta. Quindi hai la densità che aumenta con il diminuire della temperatura...poi a 4 C hai il massimo e poi scende...oppure se parti dall’altra parte...la densità aumenta all’aumentare della temeperatura fino al suo massimo, 4 C, per poi scendere.
Ciao!

Appunto, quindi per l'acqua la variabile temperatura è molto importante
nella determinazione della velocità di trasmissione del suono.

[Valerio Ricciardi]

Di solito quando passi dallo stato liquido a quello solido il volume diminuisce... nell’acqua, invece, aumenta.

Morale, il ghiaccio galleggia mentre un bullone di ferro affonda nel ferro fuso.

[87Nemesis87]

Se sali con una IAS costante la TAS aumenta, ciò avviene perché la densità dell’aria diminuisce.

Giusto, ma tornando alla velocità del suono, se la temperatura dell'aria aumenta e quindi la densità diminuisce , perchè la velocità del suono aumenta anziché diminuire? Gli indiani mettevano l'orecchio sulle rotaie per sentire quando arrivava il treno e fregare i cow boys, perché la densità delle rotaie era superiore alla densità dell'aria, oppure no?

Ci provo....

Riguardo la velocità del suono con la temperatura, la formula per un gas è:

V = √(γRT) dove T è la temperatura

di conseguenza, all'aumentare della temperatura, la velocità del suono aumenta

a livello di concetto, a mio parere ha anche senso, aumentando la temperatura, una onda di perturbazione longitudinale ( che altro non è che il suono ) incontra molecole molto più "agitate" che entrano più facilmente in contatto con altre molecole, rispetto a delle temperature molto basse....di conseguenza favoriscono la propagazione di una perturbazione nello spazio

questo concetto di densità, non penso si possa applicare con le rotaie, in quanto è proprio una diversa struttura molecolare. In un solido, le molecole sono molto più legate e ravvicinate rispetto ad un gas, con molti meno "spazi vuoti". Di conseguenza, una perturbazione si propaga più velocemente, ma soprattutto raggiunge distanze notevolmente maggiori rispetto a quanto possa in un gas che, proprio a causa di una distanza maggiore tra le molecole e al fatto che queste sono molto meno connesse tra di loro, è soggetta ad una dissipazione molto più rapida. Per questo gli indiani fregavano i cowboys...avvicinando l'orecchio al terreno potevano avvertire suoni che si propagavano per distanze notevolmente maggiori che per via aerea.
Stesso fenomeno che succede a piazza del popolo a Roma e che mi divertivo a fare ogni tanto con amici: se si parla a voce normale in mezzo alla folla avvicinando la bocca ad una estremità delle mura....una persona che si posiziona dall'altra estremità delle mura ( molto distanti fra loro ) riesce a sentire in modo chiaro e distinto la voce del primo.

Quindi la velocità del suono dipende dalla temperatura ma solo nell'aria oppure in una rotaia calda il suono va più veloce che in una rotaia fredda?

Bella domanda, posso provare a dire la mia analizzando la formula della velocità del suono ( cioè di una onda longitudinale ) su un solido:

V = √(E/ρ)

dove E è il modulo di Young ( parametro che mi indica l'elasticità di un materiale ) che a sua volta è:

E = σ/ε cioè Sforzo/Coefficiente di Deformazione

....se mi ricordo bene, all'aumentare della temperatura, i legami all'interno dei metalli cominciano a sfaldarsi e il materiale diventa più flessibile, malleabile e soggetto a deformazioni ( fenomeno di Creep ).

- Di conseguenza, il coefficiente di Deformazione ( cioè la sua capacità di deformarsi rispetto alla sua lunghezza iniziale ) dovrebbe aumentare

- aumentando il Coefficiente di Deformazione ( ε ), E tende a diminuire e quindi anche la Velocità del suono.

Avrebbe anche senso, visto che all'aumentare della temperatura, i legami all'interno di un solido cominciano a rompersi e questo comincia a comportarsi gradualmente più come un liquido; il quale ha velocità di propagazione del suono più basse.


....detto questo....
....si vede che oggi sono in Stand-by e non ho molto da fare eh?

[tartan]

Leggo solo ora! Interessante il tuo intervento. Se parli di Piazza del popolo sei romano, quindi saprai anche dello stesso effetto che si ha nella basilica di san Giovanni in laterano, del quale mi servivo per fare la corte (allora si diceva così) alle straniere che rimorchiavo!

[87Nemesis87]

Son romano dalla nascita!

Si la conosco eccome! Stesso effetto e bellissima basilica