Explocion sonica

Explosión sónica




Se denomina explosión sónica, boom sónico o estampido sónico al componente audible de la onda de choque provocada por un objeto cuando sobrepasa la velocidad Mach 1. Seobserva con frecuencia en aviones militares, aunque también lo pueden provocar aviones civiles, como el ya retirado de servicio Concorde, capaz de alcanzar Mach 2,03, o la Lanzadera espacial, que llegaa Mach 27.
El fenómeno se relaciona con el efecto Doppler, el cual describe los cambios en la frecuencia percibida por un observador cuando éste o la fuente emisora de sonido se encuentra enmovimiento. Al leer y comprender este efecto en las ondas sonoras, surge la pregunta sobre qué pasará con la frecuencia percibida cuando la velocidad de la fuente se acerque, viaje y sobrepase la velocidaddel sonido.

Causas del fenómeno
La explosión sónica sucede porque, al ser la velocidad de la fuente próxima a Mach 1, los frentes de onda que genera comienzan a solaparse el uno contra el otro. Sila velocidad de la fuente supera la velocidad del sonido se producirá una "conificación" de las ondas detrás de ella. En el caso del avión caza, el piloto no puede oír esa explosión ni el ruido delmotor viajando por el aire, ya que éste es dejado atrás por el avión. La siguiente imagen ilustra las 3 situaciones.


Situaciones según la velocidad de la nave.
Los estampidos sónicos disipanenormes cantidades de energía, lo que produce un ruido muy semejante al de una explosión. Típicamente el frente de choque puede alcanzar los 167 megavatios por metro cuadrado (MW/m²), y puede inclusoexceder los 200 decibelios.

Interpretación matemática
La frecuencia percibida por un observador en reposo responde a la siguiente ecuación:

donde vs es la velocidad de la fuente y v la velocidaddel sonido en el aire. Cuando el avión se aproxime a la velocidad del sonido (valores muy próximos), debe interpretarse como un límite.

En este momento el valor de f' tiende a cero pero todavía...