马赫波

F.马赫在19世纪80年代末期90年代初期做超声速弹丸实验时发现的现象

马赫波（Mach wave）一个位置固定的微弱扰源所发出的一系列扰动在超声（音）速气流中传播的波阵面。这是奥地利物理学家、哲学家F.马赫在19世纪80年代末期90年代初期做超声速弹丸实验时发现的。无论气体静止还是运动，微弱扰动的传播速度相对于气体而言必是声速。位置固定的扰源在速度超过声速(v>c)的气流中所发出的一个个扰动所能播及的区域必限于图中圆锥区域以内，这圆锥是一系列扰动球面的包络面，称为马赫锥。圆锥的半顶角μ=arc sin（1/Ma），称为马赫角；Ma = v/c，称为马赫数。

简介

词条名

马赫波

英文名

Mach wave

相关分类

物理学、空气动力学

详解

含义

一个位置固定的微弱扰源所发出的一系列扰动在超声（音）速气流中传播的波阵面。这是奥地利物理学家、哲学家E.马赫在 19世纪 80年代末期90年代初期做超音速弹丸实验时首先发现的。无论气体静止还是运动，微弱扰动的传播速度相对于气体而言必是音速。位置固定的扰源在速度超过音速（V>a）的气流中所发出的一个个扰动随气流以V的速度向下游移去，同时扰动本身又以音速a 向四面八方传播，结果扰动所能播及的区域必限于图1中圆锥区域以内，这圆锥是一系列扰动球面的包络面，称为马赫锥。圆锥的半顶角μ=arcsin(1/M)，称为马赫角；M=V/a，称为马赫数。

在速度小于音速的气流中，a>V，扰动向四面八方传开去的速度比气流的速度大，任何一个扰动都能及于全场，因而不存在这种波阵面。在超音速气流中，马赫锥又是划分受扰区和未扰区的界限。扰动只限于马赫锥以内。所以马赫锥以内是受扰区，而马赫锥以外是未扰区。超音速飞机的空气动力性能用小扰动的线化近似理论处理时，无论是机翼还是机身，或其一部分，都可看作是微弱扰源。机翼或机身上的任何一点产生的扰动所能达到的地方，是以该点为顶点向后伸的马赫锥以内的区域。锥的半顶角μ∞=arc sin(a∞/ V∞)。这个V∞是来流速度（即飞行速度），a∞是来流中的音速，这个马赫锥称为P点的后马赫锥。锥内的区域称为P点的影响所及区。反过来说，在流场上任意一点所能接受到的扰动，其源也只限于一个圆锥以内。它是以 Q为顶点向前伸的马赫锥，锥的轴线平行于来流，半顶角还是μ∞。这个马赫锥称为 Q的前马赫锥。锥内的区域称为Q点的依赖区，因为Q点的流动情况只为前马赫锥中的扰动所决定。

科学家简介

恩斯特·马赫（Ernst Mach,1838-1916），奥地利物理学家、哲学家。　经验批判主义的创始人之一；马赫数、马赫带也是其研究成果。　马赫（Ernst　Mach，1838～1916）奥地利物理学家、生物学家、心理学家、哲学家。1838年2月18日生于奇尔利茨。父亲是家庭教师。童年时代在大自然的魅力下善于用听觉、触觉观察事物的因果关系，初中时，他对教会学校的课程不感兴趣而被视为不适宜研究学问、成绩不佳的孩子。父亲的藏书成了他自学的宝库。在维也纳大学学习数学、物理学和哲学，1860年毕业，并获博士学位。1864～1867年在格拉茨大学先后任数学教授和实验物理学教授，1867～1895年在布拉格大学任实验物理学教授，两度被选为校长。1901年退休，但仍在家继续从事科学著述。1916年2月19日在德国特斯特腾逝世。　马赫一生主要致力于实验物理学和哲学的研究。发表过100多篇关于力学、声学和光学的研究论文和报告。他研究物体在气体中高速运动时，发现了激波。确定了以物速与声速的比值（即马赫数）为标准，来描述物体的超声速运动。马赫效应、马赫波、马赫角等这些以马赫命名的术语，在空气动力学中广泛使用，这是马赫在力学上的历史性贡献。他首先用仪器演示声学多普勒效应，提出过n维原子理论等。　马赫是一位具有批判精神的理论物理学家。他通过对科学的历史考察和科学方法论的分析，写过几本富有浓厚认识论色彩和历史观点的著作，其中以1883年《力学及其发展的批判历史概论》（简称《力学史评》）这部著作影响最大，对物理学的发展产生了深刻的影响。他在书中对牛顿的绝对时间、绝对空间的批判以及对惯性的理解，对爱因斯坦建立广义相对论起过积极的作用，成为后者写出引力场方程的依据。后来爱因斯坦把他的这一思想称为马赫原理。马赫的科学认识论曾在自然科学家中产生过强烈的反响，受其影响的科学家最著名的是爱因斯坦和布里奇曼以及量子力学哥本哈根学派的一些物理学家。　马赫还写过再版20次使用40年的《大学生物理学教程》（1891）和《中学生低年级自然科学课本》（1886），是有名的物理学教育家。　马赫在哲学上是唯心主义的逻辑实证论者。他否认气体动理论和原子、分子的真实牲。对此，玻耳兹曼有过尖锐的批评。列宁在《唯物主义与经验批判主义》一书中，也批判了马赫的唯心主义观点。

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