衝撃波の発生について

質問

基本的に知っているのは、大気中で物体が音速以上で運動した際に発生する
と言う事だけなのですが、運動する物体の断面積と速度の関係が知りたいのです。
例えば直径２mmの物体がマッハ１０で大気中を駆け抜けても弾かれる？空気は１１リットル以下です。
さすがにこの程度では衝撃波は発生しないと思うのですが、ではどの程度の空気を押し退けたら衝撃波が生まれるのでしょうか？
単純に押し退けた空気の体積だと極めて直径が大きければ音速以下でも発生してしまいますが音速以下では発生しませんよね？
だとしたら断面積に対してどの程度の速度で衝撃波は発生するのでしょうか
尚、当方は素人ですのでなるべく平易な解説・表現でお願いします。

回答No.1

noname#24872 · ベストアンサー

誤解があるようですが、衝撃波（ソニックブーム）というのは、空気自身の流れではなく、空気の振動＝音です。ですから、物体の断面積・形・押しのける空気の量は、発生する音＝衝撃波の大きさには影響しますが、発生そのものとは関係ありません。

音速は一定で、音を発生する物体の移動速度には無関係です。ですから物体が音速以下の時には、物体の先端で発生する音のエネルギーは物体よりも早く逃げていくため、圧縮されることはありません。

しかし物体の速度が音速を超えると、発生した音のエネルギーが物体から離れる前に次の音が発生するので、いくつもの音の波が重なって非常に大きな音になります。これが衝撃波です。

どんな物体でも全く空気抵抗が無いということは有り得ませんので、空気中を飛べばいくらかの風切音は発生します。したがって断面積に関係なく、音速を超えれば必ず衝撃波は発生します。ただ空気抵抗を少なくすれば、衝撃波の大きさを抑えることは可能です。

お礼

回答有難う御座います。

どうも『衝撃波＝周囲への被害』との思いがあり『衝撃波＝音の塊』と言う事を忘れていました。
確かに風切音が聞こえると言う事は『衝撃波(音の塊)』が発生している証拠ですね
どうも有り難う御座いました。