冲击波

             

   当波源运动的速度 $v_S$ 超过波的速度 $u $ 时,这时波源将位于波前的前方.如图 1 所示.当波源在 $A $ 位置时发出的波,在其后 $t $ 时刻的波阵面为半径等于 $ut $ 的球面,但此时刻波源已前进了 $v_St$ 的距离到达 $B $ 位置,在整个 $t $ 时间内,波源发出的波的各波前的切面形成一个圆锥面,这锥形的顶角满足

\begin{equation} \sin \alpha=\frac{u t}{v_{\mathrm{s}} t}=\frac{u}{v_{\mathrm{s}}} \end{equation}

图
图 1:冲击波

   随着时间的推移,各波前不断扩展,锥面也不断扩展,这种以点波源为顶点的圆锥形的波称为冲击波(shock wave).$v_S/u$ 通常称为马赫数(Mach number),$\alpha$ 称为马赫角(Mach angle).锥面就是受扰动的介质与未受扰动的介质的分界面,在两侧有着压强、密度和温度的突变.

   飞机、炮弹等以超音速飞行时,都会在空气中激起冲击波.过强的冲击波能使掠过地区的物体遭到损坏(如使玻璃窗震碎等),这种现象称为 “声暴”.

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