In de rubriek “Alledaagse Wetenschap” (AW) onderzoekt Karel Knip in de NRC regelmatig iets opvallends. Zo analyseerde hij op 20 december 2014 de enige foto van het rookspoor van de raket waarmee vlucht MH17 is neergehaald. Zie deze website. Conclusie van Karel Knip: het zou kunnen kloppen, dat het inderdaad om het rookspoor van een BUK-raket gaat, die vanaf de grond op weg is naar de MH17.
In een vervolgartikel van deze CSI vertelde de fotograaf dat hij twee explosies had gehoord met een interval van ongeveer 15 seconden. Bovendien leek de eerste knal helemaal niet op de gebruikelijke explosies. Karel Knip denkt een natuurkundige verklaring te kunnen geven: de raket heeft binnen een paar seconden de geluidsbarrière doorbroken. En dat geeft een heel andere dreun dan een explosie.
a) Wat betekent “de geluidsbarrière doorbreken”?
De tweede explosie was de ontploffing van de raket bij het vliegtuig op 10 km hoogte. Veronderstel dat de eerste en de tweede explosie inderdaad 15 seconden na elkaar de fotograaf bereikten.
b) Bereken hoe ver de plaatsen waar die twee knallen ontstonden maximaal van elkaar verwijderd lagen.
c) Waarom staat er maximaal in de vorige zin?
De foto maakt niet duidelijk hoe ver de fotograaf van de lanceerplaats heeft afgestaan: het kan wel tien kilometer zijn geweest. Stel dat het 10 km geweest is en dat de raket met de MH17 op 20 km afstand geëxplodeerd is.
d) Is dat mogelijk volgens de regels van de mechanica? Motiveer je antwoord met een tekening en afstanden, waarop de lancering, de doorbreking van de geluidsbarrière en de explosie hebben plaatsgevonden. N.B. Er zijn meerdere antwoorden mogelijk. De tekening hoeft niet op schaal.
Uitwerking vraag (a)
De raket ging op een bepaald moment sneller dan het geluid, waardoor er een geluidsschokgolf ontstond. Als zo’n schokgolf passeert, hoor je een dreun.
Uitwerking vraag (b)
De plaatsen liggen maximaal 15 x geluidssnelheid (340 m/s) uit elkaar. Dat is 5,1 km.
Uitwerking vraag (c)
Die afstand van 5,1 km geldt alleen als de knallen tegelijkertijd ontstaan zijn. Dat kan natuurlijk niet, tenzij die twee knallen door verschillende gebeurtenissen veroorzaakt zijn. Als de knallen door hetzelfde voorwerp veroorzaakt zijn, moet er een zekere afstand en tijd tussen beide gebeurtenissen zijn geweest.
Uitwerking vraag (d)
Ja. Over 20 km doet geluid ongeveer 60 s. De supersonische knal passeerde de fotograaf 15 s eerder. Stel dat de raket door de geluidsbarrière ging op 15 km afstand van de fotograaf, dan is de supersonische knal 44 s onderweg geweest. De raket heeft de afstand daarna tot de MH17 sneller afgelegd dan het geluid, dus misschien in 10 s. Dan zou de gemiddelde snelheid van de raket 500 m/s zijn geweest na het doorbreken van de geluidsbarrière. We doen net alsof alles zich in één dimensie afspeelt. Dat is een grove vereenvoudiging.
