Überschallknall

Eine Punktquelle bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit v durch ein ruhendes homogenes Medium mit c = 343 m/s. M = v/c. Für M > 1 hat die Hüllfläche der Kugelfronten den Halbwinkel μ = asin(1/M), gemessen zur rückwärts gerichteten Flugachse. Mach 2 ergibt 30°. Bei und unter Mach 1 gibt es keinen offenen Machkegel. Die Hüllfläche wächst nur so weit, wie es die vorhandene Aussendehistorie erlaubt.

Die Kamera folgt der Quelle am roten Pfeil. Eine bei b ausgesandte Front hat relativ zur Quelle ihr Zentrum bei v(b−t) und den Radius c(t−b). Blaue Großkreise stellen Kugelfronten im Abstand von 0,1 s dar; nur die letzten 1,6 s bleiben sichtbar. Die gelbe Hüllfläche ist ohne Winkeländerung für die Ansicht gekürzt. Rasterabstand: 100 m. x ist die physikalische Quellposition im ruhenden Bezugssystem, beginnend bei x=0 für t=0.

Anzeigen bereitet die erste pausierte Ansicht vor. Danach aktualisieren gültige Mach- oder Geschwindigkeitsänderungen das Bild direkt und pausieren die Wiedergabe ohne Kamerarücksetzung. Ungültige Texte entfernen die Ausgabe ohne Fokuswechsel. Reset stellt Mach 1,8, die Geschwindigkeit 617,4 m/s, die Zeit 1,2 s und die Anfangskamera wieder her. Zeit verschieben oder in halbem Tempo bis 4 Modellsekunden abspielen; erneutes Abspielen am Ende beginnt bei null. Ziehen dreht die Ansicht, Strg/Meta plus Mausrad zoomt; normales Mausrad scrollt. Gespeichert werden nur die genauen Mach-/Geschwindigkeitstexte und die ausdrücklich am Regler gewählte Zeit, auch leere oder ungültige Zahlenentwürfe. Animationszeit, Geometrie, Wiedergabe und Kamera werden nicht gespeichert. Nach Rückkehr zum Tool ist Anzeigen nötig. Die bisherigen Zahlenwerte für Geschwindigkeit/Zeit sowie das ältere Semikolonformat werden als Anfangseingaben übernommen.

Geometrisches Wellenfrontmodell, keine Strömungs- oder Drucksimulation. Keine Vorhersage von Stoßstärke, Schallpegel, Flugzeugform, realer Atmosphäre oder Tonaufnahme eines Überschallknalls. Quelle: NASA Glenn: Machwinkel.