Jægere og folk med militære specialiteter er meget fortrolige med lyden af flyvende kugler og skaller. Denne lyd er sislende, og den skelnes ikke af toneens renhed. På den korte tid af kuglens flyvning vil du bemærke, at tonen i denne lyd skifter fra høj til lav.
For at forstå årsagen til den karakteristiske lyd, når en kugle flyver, skal du være opmærksom på formen på de kugler, du kender. Jagtkugler til glatborede kanoner er runde eller cylinderformede (yakan, Mayers kugle). Til sports- og militærvåben anvendes koniske kugler eller kugler med en afrundet front i retning af flyvningen. Naturligvis er kuglens aerodynamik ikke perfekt og bidrager ikke til dens gode flow omkring.
Ved at studere opførsel af blufflegemer i strømme af væsker eller gasser opdagede videnskabsmanden Theodor von Karman, at der dannes en sti med hvirvler bag sådanne kroppe. Dette fænomen kaldes "Karman-sporet". Tætheden af luftstrømme i hvirvler er forskellig og ændres henholdsvis cyklisk, en vortex kan forestilles som en generator af akustiske bølger. Og lyd er en akustisk bølge.
Du er sandsynligvis bekendt med varselet, ifølge hvilket en fighter kun hører fløjten af den kugle, der fløj forbi. Dette tegn har et fuldstændigt videnskabeligt grundlag. Kuglen flyver med subsonisk hastighed, og hvirvelstien er placeret bag den langs flyvebanen. Desuden hører en person ikke virvlerne på "Karman-stien" selv, men bølgerne, som den danner i det omgivende luftrum, når den kommer i kontakt med den. Det vil sige, at en person, der hører lyden af en kugle, der passerer, ikke er på kuglens bane, men ved siden af denne bane.
En enkel oplevelse hjælper dig med at forstå, hvordan en hvirvelgade ser ud. Læg lidt vand i karret og tilsæt en lille mængde skum af enhver form for vaskemiddel til overfladen. Start en dummy-kugle i karret. Det kan være et barns båd med en skarp bue og stump agterstavn eller en flad skummodel af enhver form. Fej layoutet over vandoverfladen. I modelens vågestråle vil du se hvirvler bestående af skumbobler. Dette er "Karman-sporet".
Bemærk, at når du er tæt på kuglens bane, observerer du denne bane fra en bestemt vinkel. Hvis vortexstien er i en vinkel tæt på en lige linje til dig, er afstanden til hvirvlernes kilde minimal, så følger lyden den korteste sti. Men kuglen fløj forbi, og nu øges afstanden til kilden til hvirvlerne. Kuglehastigheden er høj og kan sammenlignes med lydens hastighed. Dette betyder, at afstanden mellem virvlernes centre vil blive opfattet som stigende på grund af forsinkelse af lydbølger. Subjektivt kan dette høres som et fald i lydtonen. I fysik kaldes dette fænomen Doppler-effekten. Det er et af bevisene på lydens bølgeform.
