Wie Schnell Ist Ein Mach

Was genau bedeutet Mach? Kurz gesagt, Mach ist eine dimensionslose Einheit, die die Geschwindigkeit eines Objekts relativ zur Schallgeschwindigkeit in der umgebenden Umgebung angibt. Es ist keine feste Geschwindigkeit in Kilometern pro Stunde oder Meilen pro Stunde.

Um das Konzept von Mach wirklich zu verstehen, müssen wir die zugrunde liegenden Prinzipien aufschlüsseln. Die Schallgeschwindigkeit ist nicht konstant. Sie hängt von der Temperatur und der Dichte des Mediums ab, durch das sich der Schall bewegt. In trockener Luft bei 20 °C (68 °F) beträgt die Schallgeschwindigkeit etwa 343 Meter pro Sekunde (1.235 km/h; 767 mph). Je höher die Temperatur, desto schneller breitet sich der Schall aus.

Hier ist eine schrittweise Erklärung, wie Mach funktioniert:

1. Definiere Mach 1: Mach 1 bedeutet, dass sich ein Objekt mit der Schallgeschwindigkeit bewegt. Bei 20 °C entspricht Mach 1 also etwa 1235 km/h.
2. Berechne Mach-Zahlen: Um die Mach-Zahl zu berechnen, teilst du die Geschwindigkeit des Objekts durch die Schallgeschwindigkeit in der gleichen Umgebung. Die Formel lautet: Mach = (Geschwindigkeit des Objekts) / (Schallgeschwindigkeit).
3. Beispiel 1: Ein Flugzeug fliegt mit 617,5 km/h in einer Höhe, in der die Schallgeschwindigkeit 1235 km/h beträgt. Die Mach-Zahl des Flugzeugs ist 617,5 / 1235 = 0,5. Es fliegt also mit Mach 0,5.
4. Beispiel 2: Eine Rakete bewegt sich mit 3705 km/h durch die obere Atmosphäre, wo die Schallgeschwindigkeit 1111,5 km/h beträgt. Die Mach-Zahl der Rakete ist 3705 / 1111,5 = 3,33. Sie fliegt also mit Mach 3,33.

Wichtige Begriffe:

• Unterschall (Mach < 1): Geschwindigkeiten unterhalb der Schallgeschwindigkeit.
• Schallgeschwindigkeit (Mach 1): Die Geschwindigkeit, mit der sich der Schall in einem bestimmten Medium ausbreitet.
• Überschall (Mach > 1): Geschwindigkeiten oberhalb der Schallgeschwindigkeit.
• Hyperschall (Mach > 5): Sehr hohe Überschallgeschwindigkeiten.

Das Verständnis von Mach ist aus mehreren Gründen wichtig. Es hilft Ingenieuren beim Entwurf von Flugzeugen und Raketen, die effizient bei verschiedenen Geschwindigkeiten fliegen können. Aerodynamische Kräfte verhalten sich unterschiedlich bei Unterschall-, Schall- und Überschallgeschwindigkeiten.

Ein praktischer Nutzen ist die Flugzeugkonstruktion. Ein Flugzeug, das mit Mach 0,8 reist, erfordert ein anderes Design als ein Flugzeug, das mit Mach 2 reist. Die Flügelform, die Triebwerke und die verwendeten Materialien müssen alle auf die spezifische Geschwindigkeitsbandbreite optimiert sein. Auch in der Meteorologie kann die Berechnung der Geschwindigkeit von Windböen im Verhältnis zur Schallgeschwindigkeit bei der Vorhersage von Turbulenzen wichtig sein.