Jägare och människor med militära specialiteter är mycket bekanta med ljudet av flygande kulor och skal. Det här ljudet är sissande, och kännetecknas inte av tonens renhet. Under den korta tiden av kulans flygning kommer du att märka att tonen i detta ljud ändras från hög till låg.
För att förstå orsaken till det karakteristiska ljudet när en kula flyger, var uppmärksam på formen på kulorna du känner till. Jaktkulor för slätborrpistoler är runda eller cylinderformade (yakan, Mayers kula). För sport- och militärvapen används koniska kulor eller kulor med en avrundad front i flygriktningen. Självklart är kulens aerodynamik inte perfekt och bidrar inte till dess goda flöde runt.
Studera beteendet hos bluffkroppar i flöden av vätskor eller gaser, forskaren Theodor von Karman upptäckte att en väg av virvlar bildas bakom sådana kroppar. Detta fenomen kallas "Karman-spåret". Densiteten hos luftflöden i virvlarna är annorlunda och förändras cykliskt, respektive, en virvel kan föreställas som en generator av akustiska vågor. Och ljud är en akustisk våg.
Du känner antagligen till varselet enligt vilket en kämpe bara hör visslingen av den kula som flög förbi. Detta tecken har en helt vetenskaplig grund. Kulan flyger med subsonisk hastighet och virvelbanan ligger bakom den längs flygbanan. Dessutom hör en person inte själva virvlarna i "Karman-vägen" utan vågorna som den bildar i det omgivande luftrummet när den kommer i kontakt med den. Det vill säga att en person som hör ljudet av en passerande kula inte ligger på kulan, utan bredvid den här banan.
En enkel upplevelse hjälper dig att förstå hur en virvelgata ser ut. Lägg lite vatten i badkaret och tillsätt en liten mängd skum av någon form av tvättmedel till ytan. Starta en dummykula i badkaret. Det kan vara ett barns båt med en skarp båge och trubbig akter, eller en platt skummodell av vilken form som helst. Sopa layouten över vattenytan. I modellens kölstråle ser du virvlar som består av skumbubblor. Det här är "Karman-spåret".
Observera att när du är nära kulans bana observerar du denna bana från en viss vinkel. Om virvelbanan ligger i en vinkel nära en rak linje mot dig, är avståndet till virvelkällan minimalt, så följer ljudet den kortaste vägen. Men kulan flög förbi, och nu ökar avståndet till virvelkällan. Kulhastigheten är hög och jämförbar med ljudhastigheten. Detta innebär att avståndet mellan virvlarnas centrum kommer att uppfattas öka på grund av fördröjning av ljudvågor. Subjektivt kan detta höras som en minskning av ljudtonen. I fysik kallas detta fenomen Doppler-effekten. Det är ett av bevisen på ljudets vågkaraktär.
