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MachkegelZoomA-Z

Fachgebiet - Akustik

Bewegt sich eine Schallquelle mit einer Geschwindigkeit, die kleiner ist als die Schallgeschwindigkeit, so breitet sich der Schall in kugelförmigen Wellen gleichmäßig im Raum aus und ein Beobachter kann die sich nähernde Schallquelle hören.

Bei einer mit Überschallgeschwindigkeit bewegten Schallquelle (Düsenflugzeug, Geschoss, Meteor) dagegen werden in Bewegungsrichtung die Wellenfronten von der Schallquelle überholt und die einzelnen Kugelwellen setzen sich zu einer Wellenfläche zusammen, die den Mantel eines Kegels bildet, den so genannten Machkegel. Diese Wellenfläche heißt Schockwelle oder Kopfwelle des Flugkörpers und breitet sich mit der Geschwindigkeit des Flugkörpers in dessen Ausbreitungsrichtung aus. An dieser Wellenfläche ist die Luft sehr stark verdichtet. Der Beobachter nimmt die Schockwelle als Knall wahr und hört erst dann den sich entfernenden Flugkörper.

Der halbe Öffnungswinkel des Machkegels ist der Machwinkel ϕ, für den gilt:

sinϕ=cv

wobei v die Geschwindigkeit der Schallquelle und c die Schallgeschwindigkeit darstellt.

Abb.1
Machkegel und Machwinkel

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

Dopplereffekt, Machkegel und ÜberschallLevel 145 min.

PhysikMechanikWellenlehre

Der Dopplereffekt wird vorgestellt und es werden die einzelnen Spezialfälle genauer untersucht. Eine weitergehende Anwendung davon sind Machkegel und Überschall.