Chuyển Mach sang m/s số Mach ↔ mét trên giây Miễn phí Trực tuyến An toàn

Từ số Mach sang mét trên giây trong kỹ thuật: vòi phun, hầm gió, tuabin và mô phỏng

Một kỹ sư thiết lập một vòi phun siêu thanh, một lượt chạy hầm gió hay một mô hình tính toán làm việc bằng đơn vị SI, vậy mà thông số kỹ thuật thường ghi "Mach 2,5". Đổi con số đó sang mét trên giây là một phép tính nhỏ với một giả định lớn: nhiệt độ của chất khí. Để chuyển Mach sang m/s cho không khí chuẩn ở 15 °C, hãy nhân với 340,294: Mach 0,5 là 170,1 m/s, Mach 1 là 340,3 m/s và Mach 2 là 680,6 m/s. Máy tính ở trên thực hiện phép nhân ngay khi bạn gõ, và các phần dưới cho thấy con số đến từ đâu và khi nào nó không áp dụng.

Trang gồm quy tắc kèm ví dụ có lời giải, hồ sơ của từng đơn vị, một phép so sánh và một loạt dài các bối cảnh kỹ thuật, tiếp theo là những cạm bẫy thường gặp. Phép tính chạy trong trình duyệt của bạn và không có gì bạn gõ được gửi đi đâu cả. Trong các báo cáo kỹ thuật, hãy luôn nêu chất khí và nhiệt độ bạn đã giả định.

Cách chuyển Mach sang m/s: nhân với 340,294

Quy tắc

Tốc độ âm thanh trong một chất khí lý tưởng là căn bậc hai của γRT/M, với γ là tỷ số nhiệt dung, R là hằng số khí, T là nhiệt độ tuyệt đối và M là khối lượng mol. Với không khí, γ = 1,4 và M = 0,028965 kg/mol, nên ở 288,15 K công thức cho 340,29 m/s. Để chuyển Mach sang m/s, hãy nhân số Mach với con số đó. Mach 0,8 cho 272,2 m/s, Mach 3 cho 1.020,9 m/s và Mach 10 cho 3.402,9 m/s. Để quay lại, hãy chia m/s cho 340,294.

Ví dụ có lời giải

Một phép tính “chuyển Mach sang m/s” cho một thử nghiệm chuyển âm ở Mach 0,85 trong không khí 15 °C cho 289,2 m/s. Một hầm siêu thanh ở Mach 2,5 chạy ở 850,7 m/s. Một cơ sở siêu thanh vượt trội ở Mach 6,7 chạy ở 2.280 m/s và một điều kiện tái nhập Mach 25 ứng với 8.507 m/s theo hệ số mực nước biển.

Điều hệ số bỏ qua

Mach là một tỷ lệ, nên 340,294 chỉ áp dụng cho không khí 15 °C. Ở −56,5 °C, nhiệt độ ở 11 km, âm thanh truyền ở 295,1 m/s, và Mach 2 khi đó là 590 m/s chứ không phải 681 m/s.

Một phép thử nhanh

Đáp số tính bằng m/s phải lớn hơn hơn ba trăm lần số Mach. Nếu một phép tính “chuyển Mach sang m/s” cho con số nhỏ hơn số bạn bắt đầu, bạn đã chia nhầm.

Số Mach

Một tỷ lệ không thứ nguyên

Số Mach là tỷ số của một tốc độ với tốc độ âm thanh tại chỗ. Là tỷ số của hai tốc độ, nó không có đơn vị. Nó được đặt tên theo Ernst Mach, người đã chụp ảnh sóng xung kích quanh các đạn siêu thanh vào những năm 1880.

Nó xuất hiện ở đâu

Khí động học, động lực học chất khí, động cơ đẩy, đạn đạo và âm học.

Mét trên giây

Đơn vị tốc độ SI

Mét trên giây là đơn vị tốc độ SI nhất quán. Các phương trình của động lực học chất khí, như quan hệ đẳng entropy và công thức lưu lượng khối lượng, được viết bằng nó, và báo cáo thử nghiệm thường cho vận tốc bằng m/s.

Nó xuất hiện ở đâu

Sách giáo khoa kỹ thuật, báo cáo thử nghiệm, tiêu chuẩn và kết quả mô phỏng.

So sánh Mach và mét trên giây

Một Mach là 340,3 m/s ở 15 °C, nên con số m/s lớn hơn hơn ba trăm lần. Mach 0,1 là 34 m/s và Mach 10 là 3.403 m/s. Khác với m/s, Mach phụ thuộc vào chất khí và nhiệt độ của nó.

Phép chuyển đổi chỉ chính xác với các điều kiện nêu rõ. Sai sót điển hình là áp dụng 340,294 cho một chất khí hay nhiệt độ mà nó không được tính cho.

Phép chuyển đổi xuất hiện ở đâu

Hầm gió

Một hầm ở Mach 0,3 có dòng 102 m/s, một hầm ở Mach 0,8 có dòng 272 m/s và một hầm siêu thanh ở Mach 2 có dòng 681 m/s, ở 15 °C. Tốc độ thực suy ra từ nhiệt độ trong đoạn thử nghiệm. Một phép tính “chuyển Mach sang m/s” là dòng đầu tiên của mọi kế hoạch thử nghiệm.

Vòi phun tên lửa

Trong một vòi phun tên lửa khí thoát ra ở 2.500 đến 3.500 m/s. Tốc độ âm thanh tại chỗ trong khí thải nóng khoảng 1.000 m/s, nên số Mach ở cửa ra điển hình là 3 đến 4. Kỹ sư nêu hiệu suất như vận tốc khí thải bằng m/s và như số Mach, tùy khán giả.

Mô phỏng

Các mã động lực học chất lưu tính toán có thể được cấp một số Mach và một nhiệt độ, hoặc một vận tốc. Chuyển giữa chúng là một bước thường lệ, và một sai sót về nhiệt độ cho sai số vận tốc khoảng 0,17 phần trăm mỗi độ.

Quan hệ đẳng entropy

Tỷ số của nhiệt độ ngưng trệ với nhiệt độ tĩnh trong một dòng chảy là 1 + 0,2 M² cho không khí. Ở Mach 2 trong không khí 288 K đó là độ tăng nhiệt độ 230 K, và ở Mach 3 là 518 K. Các công thức này dùng Mach làm biến chính, và vận tốc tính bằng m/s suy ra khi biết nhiệt độ tĩnh.

Công thức bảng tính

Để chuyển Mach sang m/s trong bảng tính, hãy đặt số Mach vào cột A và nhập =A2*340.294 ở cột B. Với nhiệt độ T khác tính bằng °C, hãy tính tốc độ âm thanh tại chỗ bằng =20.0468*SQRT(273.15+T) và nhân số Mach với nó.

Kết hợp với các cột khác

Một cột thứ ba chia B cho 3,6 hoặc nhân với 3,6 cho km/h, để bạn có thể so kết quả với thông số của một phương tiện hay cơ sở.

Làm tròn và độ chính xác

Khi bạn chuyển Mach sang m/s cho bài tập ở lớp, 340 m/s là đủ. Với một hầm gió, hãy dùng giá trị chính xác từ nhiệt độ đo được. Sai số 1 độ về nhiệt độ cho sai số 0,6 m/s về tốc độ âm thanh, tức 0,17 phần trăm.

Các mốc cần ghi nhớ

Mach 0,1 là 34 m/s. Mach 0,5 là 170 m/s. Mach 1 là 340 m/s. Mach 2 là 681 m/s. Mach 3 là 1.021 m/s. Mach 5 là 1.701 m/s. Mach 10 là 3.403 m/s. Để chuyển Mach sang m/s tại chỗ, hãy quy theo các giá trị này.

Bậc thang tham chiếu

Mach 0,3 là 102,1 m/s. Mach 0,75 là 255,2 m/s. Mach 0,9 là 306,3 m/s. Mach 1,2 là 408,4 m/s. Mach 1,5 là 510,4 m/s. Mach 2,5 là 850,7 m/s. Mach 6 là 2.042 m/s. Mach 20 là 6.806 m/s. Một chiếc thang như thế này làm mọi phép kiểm tra chuyển Mach sang m/s nhanh hơn.

Kiểm tra bằng cách đảo ngược

Để kiểm tra kết quả một phép tính “chuyển Mach sang m/s”, hãy chia đáp số cho 340,294. Nếu Mach 2 thành 680,6 m/s, thì 680,6 chia cho 340,294 trả về 2. Một phép thử thứ hai là cỡ: con số m/s phải lớn hơn hơn ba trăm lần số Mach.

Liên hệ với km/h và mph

Mach 1 là 340,3 m/s, 1.225 km/h và 761,2 mph. Qua km/h bạn có thể nhân với 1.225,06 và chia cho 3,6. Để chuyển Mach sang m/s theo cách nào cũng cho cùng kết quả như nhân trực tiếp với 340,294.

Một ví dụ có lời giải

Để chuyển Mach sang m/s đúng ở độ cao: một máy bay chở khách bay hành trình ở Mach 0,85 tại 11 km. Nhiệt độ là −56,5 °C, nên âm thanh truyền ở 295,1 m/s và máy bay ở 250,8 m/s, tức 903 km/h. Trong mười phút máy bay đi được 150,5 km. Con số mực nước biển 340,294 m/s sẽ cho 289,2 m/s, sai số 15 phần trăm.

Góc nón xung kích

Một vật siêu thanh kéo theo một nón sóng xung kích với nửa góc arcsin(1 / Mach): 41,8° ở Mach 1,5, 30° ở Mach 2 và 19,5° ở Mach 3. Ở Mach 2 vật di chuyển 681 m mỗi giây trong khi mặt sóng tiến 340 m.

Dịch chuyển Doppler

Một nguồn âm chuyển động với tốc độ v về phía người quan sát làm dịch tần số quan sát được bởi hệ số 1 / (1 − v / c). Một còi hú tiến lại ở 34 m/s, Mach 0,1, tăng cao độ khoảng 11 phần trăm. Radar thời tiết dùng cùng nguyên lý để đo vận tốc của hạt mưa.

Động năng ở tốc độ cao

Ở Mach 2, 681 m/s, một kilôgam vật chất có 232 kJ động năng, gấp 44 lần so với ở Mach 0,3, 102 m/s. Đó là lý do va chạm của một đạn siêu thanh tàn phá hơn nhiều so với một đạn chậm.

Dòng chảy nghẹt

Khi chất khí chảy qua một ống hẹp dần, vận tốc của nó ở họng không thể vượt quá tốc độ âm thanh tại chỗ. Với không khí ở 288 K giới hạn đó là 340 m/s. Vượt qua nó, chỉ một đoạn loe ra mới có thể tăng tốc dòng chảy đến siêu thanh. Đây là nguyên lý của vòi phun de Laval dùng trên động cơ tên lửa và tuabin hơi.

Tiếng nổ siêu thanh

Một máy bay siêu thanh tạo ra tiếng nổ nghe thấy trên mặt đất. Cường độ của nó phụ thuộc độ cao, cỡ máy bay và số Mach. Ở Mach 2, 590 m/s ở độ cao, nón xung kích chạm đất nhiều kilômét phía sau điểm nó được tạo ra.

Định vị bằng tiếng vang

Một tiếng vang trở về sau thời gian t đến từ khoảng cách 343 t / 2 ở 20 °C. Với t = 0,5 s khoảng cách là 86 m. Sonar, máy dò sâu và dơi dựa vào cùng một quan hệ, hiệu chỉnh theo nhiệt độ hoặc độ mặn.

Sét và sấm

Âm thanh mất 2,94 giây để đi một kilômét. Đếm số giây giữa tia chớp và tiếng sấm rồi chia cho ba cho ra khoảng cách theo kilômét. Phương pháp dựa trực tiếp vào con số 340 m/s.

Siêu âm

Một sóng siêu âm 40 kHz có bước sóng 8,6 mm trong không khí và 37 mm trong nước. Siêu âm y tế dùng tần số hàng triệu hertz và tốc độ âm thanh trong mô khoảng 1.540 m/s. Phép chuyển đổi giúp tính độ phân giải.

Độ ẩm

Không khí ẩm mang âm thanh nhanh hơn không khí khô một chút, vì hơi nước nhẹ hơn nitơ và oxy. Ở 20 °C và độ ẩm 100 phần trăm mức tăng là 0,5 đến 1 m/s. Chênh lệch nhỏ, nhưng đo được trong âm học chính xác.

Dòng chảy siêu thanh vượt trội

Chế độ siêu thanh vượt trội bắt đầu ở Mach 5, tức 1.701 m/s ở 15 °C và 1.475 m/s ở độ cao. Ở những tốc độ này không khí gần vật được nung đến hàng nghìn độ, và các phân tử oxy và nitơ bắt đầu phân ly. Chất khí không còn được coi là lý tưởng.

Tốc độ phân tử

Các phân tử nitơ trong không khí chuyển động với tốc độ căn quân phương 507 m/s ở 15 °C, nhanh hơn âm thanh. Tỷ số là căn bậc hai của 3 / 1,4, tức 1,46. Âm thanh truyền bằng va chạm giữa các phân tử, nên nó chậm hơn chính các phân tử phần nào.

Tốc độ gió so với âm thanh

Cơn gió giật mạnh nhất từng đo ở bề mặt, 113 m/s, là Mach 0,33. Một cơn lốc xoáy dữ dội ở 90 m/s là Mach 0,26. Ngay cả cơn gió dữ dội nhất trên Trái Đất cũng dưới một phần ba tốc độ âm thanh.

Tên lửa và tàu vũ trụ

Một tên lửa vượt Mach 1 khoảng một phút sau khi phóng, ở khoảng 340 m/s. Một khoang trở về từ quỹ đạo vào khí quyển ở 7.800 m/s, gần Mach 26 so với tốc độ âm thanh ở độ cao. Những tốc độ này lớn hơn hai mươi lần tốc độ âm thanh.

Mach trên sao Hỏa và sao Kim

Trên sao Hỏa, trong carbon dioxide ở khoảng −60 °C, âm thanh truyền ở khoảng 240 m/s, nên Mach 1 ở đó bằng khoảng 70 phần trăm của Trái Đất. Ở bề mặt sao Kim, khí quyển nóng mang âm thanh ở khoảng 410 m/s.

Cánh tuabin khí

Đầu các cánh tầng đầu của quạt một động cơ máy bay lớn chuyển động ở khoảng 400 m/s, trên Mach 1 so với không khí đi vào. Nhà thiết kế tạo hình cánh để đối phó với sóng xung kích. Kỹ sư nêu tốc độ đầu cánh bằng m/s hoặc số Mach.

Hai đường đến một kết quả

Bạn có thể đi từ Mach sang m/s trực tiếp với 340,294, hoặc trong hai bước: tính tốc độ âm thanh từ nhiệt độ rồi nhân với số Mach. Ở 15 °C hai đường khớp nhau. Ở các nhiệt độ khác thì đường thứ hai là đúng.

Ống xung kích

Trong một ống xung kích một màng ngăn vỡ và một sóng xung kích chạy dọc ống. Một sóng Mach 3 trong không khí 288 K di chuyển ở 1.021 m/s. Nhà nghiên cứu dùng các ống này để nghiên cứu sự cháy và hóa học chất khí ở nhiệt độ cao, và số Mach xung kích đặt ra các điều kiện phía sau sóng.

Âm thanh trong các chất khí khác nhau

Ở 20 °C âm thanh truyền ở 343 m/s trong không khí, 1.007 m/s trong heli, 1.305 m/s trong hydro, 319 m/s trong argon và 268 m/s trong carbon dioxide. Mach 1 do đó nghĩa là những vận tốc rất khác nhau trong các chất khí khác nhau, và hầm gió dùng heli hay khí nặng khai thác điều này để đạt một số Mach nhất định ở vận tốc khiêm tốn.

Hầm gió khí nặng

Một số cơ sở dùng các chất khí nặng hơn không khí, như lưu huỳnh hexafluoride, để chạy ở tốc độ thấp hơn với cùng số Mach. Một chất khí trong đó âm thanh truyền ở 135 m/s chỉ cần 270 m/s để đạt Mach 2. Mô hình khi đó chịu tải ít khắc nghiệt hơn, và hầm cần ít công suất hơn.

Độ cao và nhiệt độ

Ở 11 km tốc độ âm thanh là 295,1 m/s. Một máy bay phản lực ở Mach 0,85 ở đó chuyển động ở 250,8 m/s, không phải 289,2 m/s. Một máy bay ở Mach 2 chuyển động ở 590 m/s. Áp suất thấp không ảnh hưởng đến tốc độ âm thanh, chỉ nhiệt độ mới ảnh hưởng.

Một công thức thực dụng cho không khí

Với không khí, tốc độ âm thanh tính bằng m/s xấp xỉ 331,3 + 0,606 T, với T tính bằng độ Celsius. Ở 0 °C công thức cho 331,3, ở 15 °C 340,4, ở 20 °C 343,4 và ở 40 °C 355,5. Công thức đủ tốt cho các phép tính thông thường giữa −40 và 40 °C.

Cách nhẩm

Để chuyển Mach sang m/s trong đầu, hãy nhân với 340 và cộng 0,1 phần trăm. Với Mach 2: 680 cộng 0,7 được 680,7. Với Mach 0,5: 170 cộng 0,2 được 170,2. Ở độ cao hành trình hãy dùng 295 thay vì 340.

Thêm giá trị cho chuyển Mach sang m/s

Một danh sách chuyển đổi dài hơn

Nếu giá trị bạn cần không có trong danh sách đầu, những phép chuyển đổi tiếp theo này có thể đủ gần để đọc trực tiếp:

• 0,1 Mach = 34,0294 m/s
• 0,5 Mach = 170,147 m/s
• 3 Mach = 1.020,882 m/s
• 4 Mach = 1.361,176 m/s
• 7 Mach = 2.382,058 m/s
• 15 Mach = 5.104,41 m/s
• 20 Mach = 6.805,88 m/s
• 75 Mach = 25.522,05 m/s
• 200 Mach = 68.058,8 m/s
• 500 Mach = 170.147 m/s
• 2.000 Mach = 680.588 m/s
• 10.000 Mach = 3.402.940 m/s

Những sai sót thường gặp với phép tính “chuyển Mach sang m/s”

Chia thay vì nhân

Từ Mach sang m/s con số lớn lên. Nếu Mach 2 thành 0,006, bạn đã chia nhầm.

Bỏ qua nhiệt độ

Giá trị 340,294 đúng ở 15 °C. Ở −56,5 °C một Mach là 295 m/s, và quên điều này dẫn đến sai số 15 phần trăm.

Sai chất khí

Trong heli hay carbon dioxide tốc độ âm thanh khác. Số Mach phải được tính với tốc độ âm thanh của chất khí đang xét.

Câu hỏi nhanh

Công thức chuyển Mach sang m/s là gì?

Mét trên giây bằng số Mach nhân 340,294.

Mach 1 là bao nhiêu m/s?

340,294 m/s trong không khí ở 15 °C.

Mach 2 là bao nhiêu m/s?

680,59 m/s.

Âm thanh nhanh đến đâu ở 20 °C?

Khoảng 343 m/s.

Có gì được tải lên không?

Không, mọi thứ được tính trong trình duyệt của bạn.

Các trang liên quan và tóm tắt

Bạn cũng có thể cần Chuyển Mach sang mph, Chuyển Mach sang km/h, Chuyển mph sang m/s, Chuyển ft/s sang m/s, Chuyển m/s sang ft/s, Chuyển km sang mi, Chuyển mi sang km, Chuyển °C sang °F, Chuyển °F sang °C. Cho chiều ngược lại, hãy xem Chuyển m/s sang Mach.

Tóm lại: hãy nhân một số Mach với 340,294 cho không khí ở 15 °C và viết đơn vị cạnh kết quả. Mọi thứ ở lại trong trình duyệt của bạn, không cần tài khoản và không tải lên.