Jagers en mensen met militaire specialiteiten zijn zeer bekend met het geluid van vliegende kogels en granaten. Dit geluid is sissend-sissend, niet te onderscheiden door de zuiverheid van toon. In de korte vluchttijd van de kogel zul je merken dat de toon van dit geluid verandert van hoog naar laag.
Om de oorzaak van het karakteristieke geluid wanneer een kogel vliegt te begrijpen, moet u letten op de vorm van de kogels die u kent. Jachtkogels voor kanonnen met gladde loop zijn rond of cilindervormig (yakan, Mayer's bullet). Voor sport- en militaire wapens worden conische kogels of kogels met een afgerond front in de vliegrichting gebruikt. Het is duidelijk dat de aerodynamica van de kogel niet perfect is en niet bijdraagt aan de goede doorstroming.
De wetenschapper Theodor von Karman bestudeerde het gedrag van stompe lichamen in stromen van vloeistoffen of gassen en ontdekte dat zich achter dergelijke lichamen een pad van wervelingen vormt. Dit fenomeen wordt het "Karman-spoor" genoemd. De dichtheid van luchtstromen in wervels is verschillend en verandert respectievelijk cyclisch, een vortex kan worden voorgesteld als een generator van akoestische golven. En geluid is een akoestische golf.
U bent waarschijnlijk bekend met het voorteken volgens welke een jager het fluitje hoort van alleen de kogel die voorbij vloog. Dit teken heeft een volledig wetenschappelijke basis. De kogel vliegt met subsonische snelheid en het vortexpad bevindt zich erachter langs de vliegbaan. Bovendien hoort een persoon niet de draaikolken van het "Karman-pad" zelf, maar de golven die het vormt in het omringende luchtruim wanneer het ermee in contact komt. Dat wil zeggen, een persoon die het geluid van een passerende kogel hoort, bevindt zich niet op het traject van de kogel, maar naast dit traject.
Een eenvoudige ervaring zal je helpen te begrijpen hoe een vortexstraat eruit ziet. Doe wat water in de kuip en voeg een kleine hoeveelheid schuim van een wasmiddel toe aan het oppervlak. Lanceer een dummy kogel in het bad. Het kan een kinderboot zijn met een scherpe boeg en stompe achtersteven, of een plat schuimmodel van elke vorm. Veeg de lay-out over het wateroppervlak. In de kielzog van het model zie je wervelingen die bestaan uit schuimbellen. Dit is het "Karman-spoor".
Merk op dat wanneer je dicht bij het traject van de kogel bent, je dit traject vanuit een bepaalde hoek waarneemt. Als het vortexpad onder een hoek staat dichtbij een rechte lijn naar jou toe, is de afstand tot de bron van de vortexen minimaal, dan volgt het geluid het kortste pad. Maar de kogel vloog voorbij en nu wordt de afstand tot de bron van de wervelingen groter. De kogelsnelheid is hoog en vergelijkbaar met de geluidssnelheid. Dit betekent dat de afstand tussen de middelpunten van de wervels als toenemend zal worden ervaren als gevolg van de vertraging van geluidsgolven. Subjectief kan dit worden gehoord als een afname van de audiotoon. In de natuurkunde wordt dit fenomeen het Doppler-effect genoemd. Het is een van de bewijzen van het golfkarakter van geluid.
