miércoles, 12 de junio de 2019

¿Qué es la barrera del sonido? | Estampido sónico

El término barrera del sonido se hizo popular durante la segunda guerra mundial, debido a las complicaciones que presentaban las aeronaves al alcanzar velocidades próximas a la del sonido, complicaciones tan serias que se llegó a pensar que no era posible que objetos de este tamaño lograran superar tal velocidad. Sin embargo, a finales de la década de 1940 la barrera del sonido sería superada.

El sonido se propaga a través de un medio a una velocidad que depende de la densidad y temperatura de este, por ejemplo a través del aire a unos 20 °C viaja aproximadamente a 343 m/s es decir a 1234 km/h.

Durante la segunda guerra mundial, se convirtió en una necesidad desarrollar aviones que lograran velocidades cada vez más grandes, pero al acercasen estas aeronaves a la velocidad del sonido se presentaban problemas de aerodinámica, el aire alrededor de la superficie de los aviones se comprime aumentando la resistencia al desplazamiento, por lo que los ingenieros de la época pensaron que esta resistencia seguía aumentando indefinidamente con la velocidad, haciendo muy complicado viajar a velocidades supersónicas, es decir, mayores a la del sonido. Pero se equivocaban, el físico Ernst Mach por medio de sus estudios ya había sugerido que la velocidad del sonido solo representaba un punto de máxima resistencia y que luego de superado, la resistencia disminuiría. Así que solo hacia falta mejorar un poco la aerodinámica de los aviones y un sistema de propulsión más óptimo para romper esta barrera. Efectivamente esto sucedería el 14 de octubre de 1947, día en que sería rota la barrera del sonido por primera vez.  

Cuando un avión está próximo a superar esta barrera, se juntan los frentes de onda que este produce, que son básicamente variaciones de presión en el aire, y justo cuando se rompe la barrera del sonido se produce una onda de choque, la cual implica una gran variación de presión haciendo que se produzca un fenómeno conocido como “estampido sónico”, el cual se percibe como un fuerte ruido semejante a una explosión. Lo más interesante es que el ocupante o los ocupantes de la aeronave no pueden percibir este sonido, así como tampoco el de los motores del avión, esto debido a su velocidad supersónica la cual deja atrás toda onda sonora producida.


Otro fenómeno interesante que sucede al romper la barrera del sonido, es el cono blanco que se observa alrededor de la aeronave, esto es debido al brusco cambio de presión y por lo tanto de densidad y temperatura que condensa el vapor de agua presente en la atmósfera, es decir provoca que pase de estado gaseoso a líquido, evidenciando el llamado “cono de Mach”.

El cociente entre la velocidad a la que se desplaza un objeto y la velocidad del sonido en el medio a través del cual se desplaza dicho objeto, se conoce como “número Mach”, y es utilizado en su mayoría para denotar velocidades superiores a la del sonido, así un avión que vuele a Mach 1 lo hará a la velocidad del sonido, uno que vuele a Mach 2 lo hará a 2 veces la velocidad del sonido y así sucesivamente, por ejemplo un meteorito atravesando la atmósfera alcanza Mach 44 esto es unos 54 000 km/h.

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