WEBVTT

00:00:06.276 --> 00:00:09.833
De mens is al eeuwenlang
gefascineerd door snelheid.

00:00:10.193 --> 00:00:14.546
De geschiedenis van menselijke vooruitgang
is er een van steeds grotere snelheden.

00:00:14.546 --> 00:00:18.401
Een van de belangrijkste prestaties
in deze historische race

00:00:18.401 --> 00:00:20.863
was het doorbreken van de geluidsbarrière.

00:00:21.173 --> 00:00:24.801
Niet lang na de eerste
succesvolle vliegtuigvluchten

00:00:24.801 --> 00:00:29.053
waren piloten erop gebrand hun vliegtuigen
sneller en sneller te laten gaan.

00:00:29.503 --> 00:00:32.385
Maar hierdoor nam ook 
de turbulentie toe

00:00:32.385 --> 00:00:36.758
en de grote krachten belemmerden
dat vliegtuigen nog konden versnellen.

00:00:37.198 --> 00:00:41.367
Sommigen probeerden dit probleem
te omzeilen met riskante duikvluchten,

00:00:41.367 --> 00:00:43.575
die vaak een tragische afloop hadden.

00:00:43.895 --> 00:00:47.270
Verbeteringen in het ontwerp in 1947,

00:00:47.270 --> 00:00:52.032
zoals een beweegbare staart
en een beweegbaar horizontaal staartvlak,

00:00:52.032 --> 00:00:55.521
zorgden ervoor dat piloot Chuck Yeager
van de Amerikaanse luchtmacht

00:00:55.521 --> 00:00:58.511
met het Bell X-1 luchtvaartuig

00:00:58.511 --> 00:01:03.131
een snelheid van 1127 km/u kon bereiken.

00:01:03.431 --> 00:01:06.634
Hij werd de eerste persoon
die de geluidsbarrière doorbrak

00:01:06.634 --> 00:01:09.270
en daarmee sneller ging
dan de snelheid van het geluid.

00:01:09.510 --> 00:01:13.929
De Bell X-1 was het eerste
van vele supersonische luchtvaartuigen;

00:01:13.929 --> 00:01:17.613
latere ontwerpen haalden snelheden
van meer dan Mach 3.

00:01:17.913 --> 00:01:20.303
Luchtvaartuigen die sneller
dan het geluid gaan,

00:01:20.303 --> 00:01:23.432
creëren een schokgolf
met een donderachtig geluid,

00:01:23.432 --> 00:01:25.412
bekend als een supersonische knal,

00:01:25.412 --> 00:01:28.819
dat tot ongemak kan leiden
bij mensen en dieren op de grond

00:01:28.819 --> 00:01:30.680
of zelfs tot schade bij gebouwen.

00:01:30.881 --> 00:01:35.215
Daarom hebben wetenschappers wereldwijd
supersonische knallen bestudeerd.

00:01:35.215 --> 00:01:37.788
Ze proberen hun baan
in de atmosfeer te voorspellen,

00:01:37.788 --> 00:01:41.011
waar ze de grond zullen bereiken
en hoe luid ze zullen zijn.

00:01:41.821 --> 00:01:45.310
Om beter te snappen hoe 
supersonische knallen bestudeerd worden,

00:01:45.310 --> 00:01:47.768
moeten we beginnen 
met wat basiskennis over geluid.

00:01:48.058 --> 00:01:51.341
Stel je voor dat je een kleine steen
in een stilstaand meertje gooit.

00:01:51.511 --> 00:01:52.687
Wat zie je?

00:01:52.807 --> 00:01:55.615
De steen zorgt voor golven in het water

00:01:55.615 --> 00:01:58.440
die zich met met dezelfde snelheid
in elke richting bewegen.

00:01:58.440 --> 00:02:02.877
Deze zich verwijdende cirkels
worden golffronten genoemd.

00:02:03.407 --> 00:02:05.904
Op dezelfde manier, 
ook al kunnen we het niet zien,

00:02:05.904 --> 00:02:09.307
produceert een stilstaande geluidsbron,
zoals een stereo installatie,

00:02:09.307 --> 00:02:11.729
geluidsgolven die zich
buitenwaarts voortbewegen.

00:02:11.939 --> 00:02:14.160
De snelheid van de golven
ligt aan factoren

00:02:14.160 --> 00:02:17.760
zoals de hoogte en de temperatuur
van de lucht waardoor ze zich verplaatsen.

00:02:17.890 --> 00:02:23.943
Op zeeniveau verplaatst het geluid zich
met ongeveer 1225 km/u.

00:02:24.223 --> 00:02:27.200
Maar in plaats van cirkels 
op een tweedimensionaal vlak

00:02:27.200 --> 00:02:30.452
zijn de golffronten nu
concentrische bollen,

00:02:30.452 --> 00:02:35.061
met geluid dat zich voortbeweegt
langs stralen loodrecht op deze golven.

00:02:35.591 --> 00:02:39.526
Stel je nu een bewegende geluidsbron voor,
zoals de fluit van een stoomtrein.

00:02:39.816 --> 00:02:42.714
Zolang de bron zich
in een bepaalde richting beweegt,

00:02:42.714 --> 00:02:47.306
zullen de golven ervóór
dichter bij elkaar liggen.

00:02:47.566 --> 00:02:52.416
Deze grotere golffrequentie is de oorzaak
van het befaamde dopplereffect,

00:02:52.416 --> 00:02:55.489
waarbij naderende objecten
een hogere toon hebben.

00:02:55.839 --> 00:02:59.927
Maar zolang de bron zich trager verplaatst
dan de geluidsgolven zelf,

00:02:59.927 --> 00:03:02.486
zullen ze in elkaar blijven passen.

00:03:02.856 --> 00:03:07.771
Maar gaat een object supersonisch snel,
sneller dan het geluid dat het maakt,

00:03:07.771 --> 00:03:10.017
dan verandert het plaatje behoorlijk.

00:03:10.277 --> 00:03:12.880
Als het geluidsgolven inhaalt
die het gemaakt heeft

00:03:12.880 --> 00:03:15.702
terwijl er tegelijkertijd
nog nieuwe worden gemaakt,

00:03:15.702 --> 00:03:19.410
worden de golven samengeperst
waardoor een kegel van Mach ontstaat.

00:03:19.660 --> 00:03:22.808
De waarnemer hoort geen geluid
wanneer het dichterbij komt

00:03:22.808 --> 00:03:26.798
omdat het object sneller gaat
dan het geluid dat het produceert.

00:03:27.118 --> 00:03:32.271
Pas nadat het object is gepasseerd,
hoort men een supersonische knal.

00:03:33.341 --> 00:03:37.007
Waar de kegel van Mach de grond raakt,
wordt een hyperbool gevormd

00:03:37.007 --> 00:03:41.036
die een spoor nalaat
dat beter bekend is als de geluidstrog.

00:03:41.306 --> 00:03:45.453
Hiermee kan het grondbereik
van een supersonische knal bepaald worden.

00:03:45.963 --> 00:03:49.013
Hoe kunnen we weten hoe sterk
een supersonische knal zal zijn?

00:03:49.303 --> 00:03:52.869
Hiervoor moeten we de befaamde
Navier-Stokes-vergelijkingen oplossen,

00:03:52.869 --> 00:03:55.905
om het verschil in luchtdruk
te weten te komen

00:03:55.905 --> 00:03:59.316
dat wordt veroorzaakt door het passeren
van het supersonische vliegtuig.

00:03:59.316 --> 00:04:03.133
Dit leidt tot een drukbeeld
wat bekend staat als de N-golf.

00:04:03.613 --> 00:04:05.233
Wat betekent deze vorm?

00:04:05.813 --> 00:04:09.296
De supersonische knal treedt op
wanneer de druk plotseling verandert.

00:04:09.296 --> 00:04:11.918
De N-golf veroorzaakt twee knallen:

00:04:11.918 --> 00:04:15.497
één voor de initiële stijging van de druk
aan de neus van het vliegtuig,

00:04:15.497 --> 00:04:20.219
en nog een wanneer de staart voorbijgaat
en de druk plotseling weer normaal is.

00:04:20.607 --> 00:04:22.650
Dit zorgt voor een dubbele knal,

00:04:22.650 --> 00:04:26.146
maar mensen horen het gewoonlijk
als een enkele knal.

00:04:26.496 --> 00:04:29.778
In de praktijk kunnen computermodellen
met gebruik van deze principes

00:04:29.778 --> 00:04:33.793
vaak de locatie en intensiteit
van supersonische knallen voorspellen,

00:04:33.793 --> 00:04:37.056
gegeven de vliegroute
en de atmosferische gesteldheid.

00:04:37.386 --> 00:04:40.578
Er is ook lopend onderzoek
naar het verzachten van de uitwerkingen.

00:04:40.578 --> 00:04:45.509
Supersonische vluchten over land
blijven intussen verboden.

00:04:45.809 --> 00:04:48.172
Zijn supersonische knallen
dus een recent fenomeen?

00:04:48.412 --> 00:04:49.468
Niet echt.

00:04:49.698 --> 00:04:52.256
Terwijl we manieren zoeken
om ze te dempen,

00:04:52.256 --> 00:04:55.815
hebben enkele andere dieren
de knallen in hun voordeel gebruikt.

00:04:56.075 --> 00:05:00.816
De gigantische Diplodocus
kon misschien zijn staart

00:05:00.816 --> 00:05:05.607
sneller dan het geluid laten knallen,
met meer dan 1200 km/u,

00:05:05.607 --> 00:05:07.647
mogelijk om roofdieren af te schrikken.

00:05:07.937 --> 00:05:12.437
Sommige garnaalsoorten kunnen onder water
ook een soortgelijke schokgolf creëren

00:05:12.437 --> 00:05:15.983
die een prooi vanaf een afstand
kan verlammen of zelfs doden

00:05:15.983 --> 00:05:19.173
met een enkele knip
van hun buitenmaatse schaar.

00:05:19.513 --> 00:05:24.383
Dus hoewel de mens grote vooruitgang
heeft geboekt in zijn jacht naar snelheid,

00:05:24.383 --> 00:05:27.413
blijkt het dat Moeder Natuur ons voor was.