科学小马三千问(2)天马最快有多快?

欢迎大家阅读科学小马三千问,在这个系列里,我们会为大家解答关于小马的细节性问题,并尽量给出科(瞎)学(扯)性回答。
今天的问题是:

要弄清这个问题,我们首先要取小马国天马当中飞的最快的一员作为研究对象。

云宝是小马国中飞的最快的,全小马国哪个地方她没有飞过?我们可以利用她与阿杰的障碍赛来计算她的速度(苹果彩虹糖最棒!)。

时间我们知道了,大概是18秒,那怎么算距离呢?我们看看下图。

阿杰和云宝跑的同样的赛道,因为桶与桶间距均匀,再利用上次得出小马头部直径约为30cm的结论,我们可以算出桶间距,赛道上共有13个桶把赛道分为14份,我们估算出赛道共21米。
所以云宝的速度大约为1.2m/s 。
这TM在逗我呐!?云宝怎么可能这么慢?!
因为障碍赛每次避障都会有动能损失,而且无法让云宝速度发挥到极致,连彩虹音爆都没有,这算什么最高速度!?

当然,说到了彩虹音爆,我们可以用音爆云的角度来计算云宝超音速飞行的速度。
我们先说说什么是音爆云。
音爆云(普朗特-格劳厄脱凝结云)是物体接近或超音速飞行时周围出现的锥状水雾。因为物体产生的激波气流突破音速时比周围空气传导更快,因而密度变低,让水蒸气凝结成了小液滴。
接下来,我们看看这张云宝的彩虹音爆激活前高速飞行的图片:

根据音速激波的传播方式,我们可以通过音爆云的角度算出云宝的飞行速度。


假如云宝的音爆云是那两条交与B点的非X轴直线,B点是云宝此时产生激波的位点(即云宝自身的位置),A点是前一激波的激发位点,C是A激波与音爆云的切点,圆圈代表A激波的传播范围,此音爆云就是由后方一个个类似A的激波扰动气流产生的。
相同时间内,云宝的飞行距离为AB,而激波的传播距离为AC。因为激波扰动波由音速传播,且相同时间内,物体运动的路程比等于速度比。所以:
V音/V云宝= sin∠CBA(即音爆云夹角的一半)
对上图云宝音爆云进行测量,我们发现其夹角约为25°。
故:
V云宝=V音/sin12.5°≈4.6马赫
即云宝可进行4.6倍音速的高速飞行!

当然,我们依然没有计算云宝彩虹音爆这个开挂技能的飞行速度。不过我们已经得出了计算公式,接下来就比较好办了。

彩虹音爆时的云宝似乎没有明显的音爆云。不过仔细观察她身后拉出的彩虹尾迹,会发现在虹光边缘似乎有水雾凝结的迹象。原来云宝进行彩虹音爆机动时,虹光遮盖了音爆云,或者说她让音爆云变成了虹光。
经测算,彩虹音爆时彩虹(即音爆云)的夹角为7°,继续代入上面的公式:
V云宝=V音/sin3.5°≈16.3马赫
这是个相当惊马的速度!!!!!
综上,天马飞行的最高速度应该为彩虹音爆加力时的云宝,速度约为16.3马赫!合5542米/秒!
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