امواج ضربه ای (Shock Waves)، در فیزیک (Physics)
انواع امواج (Wave)، در فیزیک (Physics) را در آموزش زیر شرح دادیم :
امواج ضربه ای (Shock Waves) :
موج ضربه ای نوعی اختلال بسیار قوی و ناگهانی است که در یک محیط منتشر می شود. این موج زمانی ایجاد می شود که یک منبع (مانند هواپیما، گلوله، یا یک انفجار) با سرعتی بیشتر از سرعت صوت در آن محیط حرکت کند، یا در اثر یک آزادسازی ناگهانی انرژی (مانند انفجار) رخ دهد. در این حالت، امواج صوتی تولید شده توسط منبع نمی توانند از آن پیشی بگیرند و روی هم انباشته می شوند و یک جبهه موج بسیار متراکم با تغییر ناگهانی فشار، دما و چگالی ایجاد می کنند. این جبهه موج با سرعت مافوق صوت حرکت می کند.
شکستن دیوار صوتی: وقتی یک هواپیما به سرعت صوت (۱ ماخ) می رسد، امواج صوتی تولید شده توسط آن روی هم انباشته شده و یک موج ضربه ای تشکیل می دهند. این موج ضربه ای هنگام عبور از روی زمین به صورت یک صدای بلند شبیه انفجار یا رعد شنیده می شود که به آن انفجار صوتی (Sonic Boom) می گویند. هواپیما در این لحظه ممکن است با یک شوک و لرزش مواجه شود. پس از عبور از سرعت صوت، هواپیما از امواج ضربه ای خود پیشی می گیرد.
ویژگی های موج ضربه ای: برخلاف امواج صوتی معمولی که تغییرات فشار پیوسته و سینوسی دارند، در موج ضربه ای فشار به طور ناگهانی (تقریبا پله ای) افزایش می یابد. این افزایش ناگهانی فشار می تواند بسیار مخرب باشد. موج ضربه ای همچنین با خود افزایش دما و چگالی را به همراه دارد. سرعت موج ضربه ای بیشتر از سرعت صوت است و با کاهش دامنه، سرعت آن کاهش یافته و به سرعت صوت نزدیک می شود. شکل موج ضربه ای معمولا به صورت یک پیک تیز (N-wave) است.
امواج ضربه ای ناشی از انفجار: انفجارهای شیمیایی (مانند TNT) یا هسته ای امواج ضربه ای بسیار قوی تولید می کنند. در یک انفجار، گازهای داغ با فشار بسیار بالا به سرعت منبسط می شوند و هوای اطراف را با شدت می فشارند و یک موج ضربه ای کروی ایجاد می کنند. این موج ضربه ای عامل اصلی تخریب در انفجارهاست و می تواند ساختمان ها را ویران کند، درختان را ریشه کن کند و باعث تلفات جانی شود. بخش عمده انرژی انفجار به صورت موج ضربه ای منتشر می شود.
امواج ضربه ای در پزشکی: از امواج ضربه ای متمرکز با شدت بالا در پزشکی برای لیتوتریپسی (شکستن سنگ کلیه) استفاده می شود. در این روش، امواج ضربه ای از خارج بدن به سنگ کلیه تابانده می شود و انرژی آنها سنگ را خرد می کند تا قطعات ریز از طریق ادرار دفع شوند. این روش غیرتهاجمی و جایگزین جراحی باز است. همچنین از امواج ضربه ای در درمان برخی اختلالات اسکلتی-عضلانی (شوک ویو تراپی) برای تحریک ترمیم بافت استفاده می شود.
کاربردهای دیگر: امواج ضربه ای در صنعت برای تمیزکاری سطوح (جایگزین سندبلاست)، شکل دهی فلزات (فرم دهی انفجاری)، و فشرده سازی مواد (سینتر ضربه ای) استفاده می شوند. در اخترفیزیک، انفجار ابرنواخترها امواج ضربه ای عظیمی ایجاد می کند که باعث پراکنده شدن عناصر سنگین در فضا و تحریک تشکیل ستارگان جدید می شود. مطالعه امواج ضربه ای در پلاسما نیز برای تحقیقات همجوشی هسته ای اهمیت دارد.
