馬赫數的意思、馬赫數的詳細解釋

馬赫數的解釋

[Mach number] 表示物體運動速度對周圍空氣中的音速之比的數

詞語分解

• 馬的解釋 馬 （馬） ǎ 哺乳動物，頸上有鬃，尾生長毛，四肢強健，善跑，供人騎或拉東西：馬匹。駿馬。馬到成功。馬首是瞻（喻跟隨别人行動）。 大：馬蜂。馬勺。 姓。 筆畫數：； 部首：馬； 筆順編號：

專業解析

馬赫數是流體力學中表征物體運動速度與介質中聲速比值的無量綱數，由奧地利物理學家恩斯特·馬赫（Ernst Mach）提出并命名。根據《現代漢語詞典》（第7版），其定義為“飛行器在空氣中的運動速度與該高度遠前方未受擾動空氣中的聲速的比值”。這一概念在航空航天領域具有核心意義。

從物理内涵來看，馬赫數反映流動介質的壓縮效應強度。當馬赫數小于1時稱為亞聲速流動，等于1時為聲速流動，大于1則為超聲速流動。參考《中國大百科全書·力學卷》，該數值的臨界性體現在：當飛行器達到馬赫數1時會産生激波，引發阻力劇增和能量耗散現象。

工程應用層面，馬赫數被廣泛用于飛行器設計。《航空流體力學》（國防工業出版社）指出，民航客機巡航馬赫數通常為0.8-0.9，而第五代戰鬥機的超音速巡航能力要求達到馬赫數1.5以上。在氣象學中，該參數還可用于分析台風中心氣壓與風速關系。

計算公式可表示為： $$ Ma = frac{v}{c} $$ 其中$v$為物體運動速度，$c$為介質中的聲速。需要特别說明的是，聲速會隨介質溫度變化，标準大氣條件下（海平面15℃）約為340米/秒。

網絡擴展解釋

馬赫數是用于描述物體速度相對于聲速的物理量，其核心定義和應用如下：

基本定義

• 數學表達式：馬赫數（Ma）是物體速度$v$與當地聲速$c$的比值，即：
  $$
  Ma = frac{v}{c}
  $$
  該值為無量綱數（無單位），僅表示速度與聲速的倍數關系。

• 聲速的影響因素：聲速受介質密度、溫度等條件影響，例如在15℃空氣中約為340m/s，但在高空低溫環境下可能降至295m/s。因此，同一馬赫數對應的實際速度會因環境變化而不同。

分類與物理意義

1. 亞音速（Ma < 1）：速度低于聲速，常見于民航飛機。
2. 跨音速（Ma ≈ 1）：接近聲速時，氣動特性複雜，可能産生激波。
3. 超音速（Ma > 1）：突破“音障”後，如戰鬥機（Ma=2~3）。
4. 超高音速（Ma > 5）：如高超音速導彈或航天器再入大氣層。

命名與曆史

為紀念奧地利物理學家恩斯特·馬赫（Ernst Mach），他在19世紀末首次提出用速度與聲速的比值研究彈丸運動，後被廣泛應用于航空航天領域。

實際應用

• 航空航天：描述飛機、導彈、火箭的速度。例如，協和客機巡航速度為Ma=2.04，F-22戰鬥機最高達Ma=2.25。
• 流體力學：Ma>0.3時，流體可壓縮性效應顯著，需考慮壓縮性對氣流的影響。

注意事項

• 馬赫數需結合具體環境（如高度、溫度）判斷實際速度，不能直接換算為固定數值。
• 成語中常用“馬赫數”比喻事物發展迅猛，如“科技以馬赫數疊代”。

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