Sjokkbølger

Sjokkbølger er skarpe forstyrrelser i trykk, tetthet og temperatur som oppstår når en forstyrrelse sprer seg raskere enn den lokale lydhastigheten i mediet. De forekommer ofte i gasser og væsker, og dannes når energitilførsel eller bevegelse er plutselig og høyintensiv, slik som ved eksplosjoner, når et fly flyr i supersonisk hastighet, eller ved meteor-/støtforbindelser i atmosfæren.

Fronten til en sjokkbølge utgjør en fysisk skarp grense der tilstanden i mediet endres nesten umiddelbart fra en forhåndstilstand til en ettertilstand med høyere trykk, tetthet og temperatur. Bak fronten er strømmen ofte raskere eller saktere avhengig av omgivelsene, og bølgen er preget av irreversibel energikonvertering og økt entropi. I teoretisk behandling beskrives sjokkbølger av gassdynamiske ligninger sammen med Rankine-Hugoniot-betingelsene som knytter for- og ettertilstandenes trykk, tetthet og hastighet.

Typer og forekomster inngår i fire hovedkategorier: normale sjokkbølger (bølger som møter strømmen rett fram), skrå sjokkbølger (i vinkler til strømretningen og ofte relevante rundt objekter og vegger), eksplosjons- eller blast-sjokkbølger (radial utbredelse fra en kilde som frigjør energi plutselig), og detonations-/deflagrationsprosesser som påvirker bølgenes karakter. Sjokkbølger gir tydelige trykkøkninger og temperaturøkninger, og de kan skape lydfenomenet sonic boom når de når lytterens øre.

Praktiske konsekvenser inkluderer design av trykk‑ og strukturelementer for å motstå plutselige belastninger, studier av atmosfæriske fenomener og sikkerhetsforanstaltninger ved eksplosjonsrisiko.