Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

Fly kan overskride lydens hastighed

Hvad er lydens hastighed?

Lyd er små vibrationer, som ikke kan ses med det blotte øje. Den rejser gennem luft, vand og faste materialer med flere tusind km/t og kan bl.a. bruges til at afsløre og behandle sygdomme.

Shutterstock

Projektilfly slog lydens hastighed

Den 14. oktober 1947 blev stilheden over Mojaveørkenen i USA brudt af et gigantisk brag, da den amerikanske testpilot Chuck Yeager som det første menneske nogensinde brød gennem lydmuren.

Rekorden satte han ombord på Bell X-1 – et raketfly designet ud fra formen på en patron til et Browning-maskingevær i kaliber .50. Som et projektil med vinger skar flyet sig gennem luften med 1127 km/t i 13 kilometers højde.

“Jeg fløj med supersoniske hastigheder i 18 sekunder,” skrev Chuck Yeager 40 år efter den historiske bedrift. Supersonisk bruges om hastigheder, der overstiger lydens hastighed.

“Der var intet slag, intet ryk, intet stød. Og der var i hvert fald ingen murstensmur at smadre ind i. Jeg var i live.”

Bell X-1 overskred lydens hastighed for første gang nogensinde.

Bell X-1 var et orange raketfly formet som et projektil. Den 14. oktober 1947 blev flyet det første transportmiddel, der overskred lydens hastighed.

© NASA Photo/USAF photo by Lt. Robert A. Hoover

Lydmur er sammenpressede bølger

En lydmur består ganske rigtigt ikke af mursten, men af usynlige lydbølger.

Når et fly fx er i bevægelse, bliver lydbølgerne foran flyet presset sammen, og i takt med at flyets hastighed stiger, bliver afstanden mellem lydbølgernes top og bund mindre.

Når flyet rammer lydens hastighed, vil lydbølgerne foran flyet være presset så meget sammen, at de danner en mur i form af en chokbølge. Når de sammenpressede lydbølger når ned til jorden, opleves de som et såkaldt overlydsbrag.

Det høje brag kan ikke høres i flyets cockpit, da flyet bevæger sig så hurtigt, at overlydsbraget ikke kan indhente det.

Man kan være heldig at se en let kegleformet mur af vanddamp omgive flyet, når lydens hastighed overskrides. Dampen bliver dannet af luftens fugtighed, når lufttrykket falder i dalen mellem to lydbølger.

Fly overskrider lydens hastighed.

Når et fly overskrider lydens hastighed og bryder gennem lydmuren, kan der opstå en hvid sky omkring flyets hale.

© Shutterstock

Som regel efterlader lydbølger dog intet synligt aftryk. Lyd består nemlig af usynlige vibrationer i luften, lydbølger, der i vores ører omdannes til nervesignaler, som hjernen fortolker.

Tætheden af molekyler (lydtrykket) varierer og afgør, hvordan lyden i sidste ende opfattes. Tonehøjden måles ved at registrere antallet af bølger i sekundet udtrykt som hertz. Lydstyrken måles i decibel.

Ekko sladrer om lydens hastighed

Lydens hastighed blev første gang fastlagt i 1640 af den franske matematiker Marin Mersenne.

På dette tidspunkt havde videnskabsmænd som den italienske astronom Galileo allerede fastslået, at lyd rejser i bølger.

Hvor hurtigt lydbølgerne bevægede sig, var dog stadig ukendt. Marin Mersenne satte sig for at finde svaret på det spørgsmål ved at lave et simpelt eksperiment.

Franskmanden stillede sig 159 m fra en mur og ytrede ordene benedicam dominum – Gud være lovet. Ved hjælp af et pendul registrerede han den tid, det tog lyden at vende tilbage til hans øregange som et ekko.

Marin Mersenne registrerede ordenes ekko efter et sekund. Ved at dividere afstanden til muren (159 m) med tiden, det tog for lyden at blive registreret af hans øre, kom han frem til, at lydens hastighed var 318 m/s.

Video: Se Felix Baumgartner falde hurtigere end lydens hastighed

Vakuum bremser lydens hastighed

I dag ved vi, at lydbølger rejser gennem luft på 20 grader med præcis 343 m/s.

Hastigheden varierer dog afhængigt af tryk, luftfugtighed og temperatur. Når lydbølger rejser gennem et andet materiale end luft som fx vand og træ, øges hastigheden. For vand på 20 grader er lydens hastighed 1482 m/s, mens den for træ er 4100 m/s.

Den britiske forsker Robert Boyle beviste allerede i 1660, at lyd er nødt til at bevæge sig gennem et materiale som fx luft for at eksistere.

Boyle lavede et eksperiment, hvor han placerede en klokke i en lufttæt beholder og sugede al luft ud af den. Da der ikke var mere luft tilbage, og klokken dermed befandt sig i et vakuum, stoppede den med at ringe.

Sådan fungerer lydens hastighed

Lydens hastighed bestemmes af det materiale, som lyden forplanter sig gennem. Jo større tæthed af molekyler, jo højere fart.

Lyd er lægernes nye våben

159 år efter Robert Boyles eksperimenter banede den franske læge René Laënnec vejen for lyden som værktøj i medicinsk sammenhæng.

Under en konsultation af en overvægtig patient havde René Laënnec svært ved at høre hjertebanken, når han lagde sit øre mod brystet. Derfor rullede han 24 stykker papir sammen og satte den ene ende mod kvindens bryst og den anden mod sit øre.

Anordningen forstærkede lydene fra patienten, og verdens første stetoskop var dermed opfundet.

I dag udnytter lægerne lyd til at danne sig detaljerede billeder af patienternes indre organer gennem såkaldte ultralydsskannere.

Ultralydsskanninger virker ved, at lydbølger på flere mio. hertz sendes ind i kroppen og reflekteres til en skanner med et ekko i form af et billede. Afhængigt af hvilke væv i kroppen lydbølgerne rammer, sender de forskellige signaler tilbage, som kan afsløre alt fra åreforkalkning til kræft.

5 transportmidler, som overskrider lydens hastighed

Mennesket har slået lydens hastighed flere gange – her er nogle af de vildeste rekorder.

  • Chuck Yeager slår lydens hastighed.
    © U.S. Air Force Photo

    1947

    Den amerikanske testpilot Charles “Chuck” Yeager bliver det første menneske til at overskride lydens hastighed med 1127 km/t. Bedriften sker med flyet Bell X-1, der er formet efter patronen fra et maskingevær.

  • Blackbird slog lydens hastighed.
    © USAF/Judson Brohmer

    1976

    Lockheed SR-71 Blackbird flyver med hastigheder over mach 3 – altså tre gange så hurtigt som lydens hastighed. Det amerikanske spionfly når op på 3529 km/t.

  • Racerbil slår lydens hastighed.
    © Vauxford

    1997

    Racerbilen ThrustSSC bryder for første gang lydmuren på land med en hastighed på 1150 km/t. Bag rattet sidder den tidligere jagerpilot hos britiske Royal Air Force Andy Green.

  • NASA’s X-43A-jetfly slår lydens hastighed.
    © NASA Photo/Carla Thomas

    2004

    NASA’s X-43A-jetfly flyver knap ti gange hurtigere end lydens hastighed (11.265 km/t svarende til 9,6 mach). Flyet ligner en raket, men regnes for et fly, fordi det til forbrændingen i motoren hovedsageligt anvender den ilt, der i forvejen er i luften.

  • Felix Baumgartner slår lydens hastighed.
    © Red Bull

    2012

    Felix Baumgartner bryder lydmuren i frit fald, da han kaster sig ud fra en ballon i 39 kilometers højde. Baumgartners tophastighed i frit fald var 1357,64 km/t. Rekorden holdt i to år, inden den i 2014 blev slået af Alan Eustace, som sprang fra 42 kilometers højde.

Lydbølger bekæmper kræft og blodpropper

Forskere vil ikke alene bruge lydens bølger til at afsløre sygdomme – nu vil de også udnytte lydens hastighed til at behandle dem.

På California Institute of Technology i USA arbejder forskere fx med high-intensity focused ultrasound (HIFU). Det er en målrettet ultralydsenergi, der kan ødelægge kræftceller i prostata.

Ved at anbringe en ultralydssonde i endetarmen kan forskere udsende koncentreret ultralyd mod kræftcellerne, som derved opvarmes til 85-100 grader og ødelægges.

Forskere eksperimenterer også med at bruge den fokuserede ultralydsenergi til at fjerne blodpropper i hjernen. Indtil videre er forsøgene dog kun udført på dyr.

Ved hjælp af en hjelm bestående af mere end 1000 komponenter – såkaldte transducere – kan lægerne dirigere lydbølger frem til helt specifikke områder af hjernen, som er ramt af en blodprop.

Lydbølgerne kan rettes mod områder på helt ned til fire millimeters tykkelse, og forsøg viser, at de koncentrerede lydbølger kan opløse en blodprop i en blodåre i hjernen på under et minut – uden at skade det omkringliggende væv.

Læs også:

Log ind

Ugyldig e-mailadresse
Adgangskode er påkrævet
Vis Skjul

Allerede abonnement? Har du allerede et abonnement på magasinet? Klik hér

Ny bruger? Få adgang nu!

Nulstil adgangskode

Indtast din email-adresse for at modtage en email med anvisninger til, hvordan du nulstiller din adgangskode.
Ugyldig e-mailadresse

Tjek din email

Vi har sendt en email til med instruktioner om, hvordan du nulstiller din adgangskode. Hvis du ikke modtager emailen, bør du tjekke dit spamfilter.

Angiv ny adgangskode.

Du skal nu angive din nye adgangskode. Adgangskoden skal være på minimum 6 tegn. Når du har oprettet din adgangskode, vil du blive bedt om at logge ind.

Adgangskode er påkrævet
Vis Skjul