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Barrera del sonido deutsch
Existen dos tipos de barreras acústicas: Las ondas N y las ondas U. La onda N se genera a partir de condiciones de vuelo estables, y su onda de presión tiene la forma de la letra “N”. Las ondas N tienen un choque frontal hasta un pico de sobrepresión positivo que va seguido de una disminución lineal de la presión hasta que el choque posterior vuelve a la presión ambiente. La onda U, o pluma enfocada, se genera en los vuelos de maniobra, y su onda de presión tiene forma de letra “U”. Las ondas U tienen choques positivos en la parte delantera y trasera de la pluma en los que los picos de sobrepresión aumentan en comparación con la onda N.
El estampido sónico más fuerte jamás registrado fue de 144 libras por pie cuadrado y no causó lesiones a los investigadores que estuvieron expuestos a él. El estampido fue producido por un F-4 que volaba justo por encima de la velocidad del sonido a una altitud de 100 pies.
En pruebas recientes, el boom máximo medido en condiciones de vuelo más realistas fue de 21 libras por pie cuadrado. Existe la probabilidad de que se produzcan algunos daños, por ejemplo, la rotura de cristales, como consecuencia del estampido sónico. Los edificios en buen estado no deberían sufrir daños por presiones inferiores a 16 libras por pie cuadrado. Y, normalmente, la exposición de la comunidad al estampido sónico es inferior a dos libras por pie cuadrado. El movimiento del suelo resultante del estampido sónico es raro y está muy por debajo de los umbrales de daño estructural aceptados por la Oficina de Minas de Estados Unidos y otras agencias.
Doble boom sónico
La velocidad del sonido es la velocidad a la que las vibraciones sonoras se mueven a través de un medio. En el aire a nivel del mar, esta velocidad es de unos 340,29 m/s (1.225 km/h). La velocidad del sonido varía con la temperatura del aire, pero es casi completamente independiente de la densidad. Romper la barrera del sonido fue uno de los principales objetivos de la aviación durante sus primeros 50 años, hasta que finalmente lo consiguió el 14 de octubre de 1947 el aviador Chuck Yeager volando en un Bell XS-1, actualmente expuesto en el Museo Nacional del Aire y del Espacio.
El primer objeto autopropulsado que rompió la barrera del sonido fueron los misiles alemanes V-2 lanzados durante la Segunda Guerra Mundial. En 1944, estos misiles viajaban regularmente a cuatro veces la velocidad del sonido (Mach 4) durante el descenso. Cuando los misiles, los aviones o cualquier otro objeto veloz rompen la barrera del sonido, provocan un estampido sónico, un fuerte boom causado por el choque de las ondas de presión alrededor del objeto. Así, cuando estos misiles fueron lanzados en masa, el aire se llenó del ruido de los estampidos sónicos.
Cuando un objeto viaja por el aire, se ve rodeado de esferas de presión, causadas por el desplazamiento que crea en el aire debido a su movimiento. A medida que un objeto se mueve más y más rápido, empieza a alcanzar estas esferas de presión en una dirección, haciendo que se compriman delante de la nave. Al medirlo, se observa que el aire es mucho más denso que el aire típico, mientras que el aire detrás de la nave es más fino. Cuando la nave está rompiendo la barrera del sonido, moviéndose a más de 761 mph, el aire de delante se comprime tanto que las esferas de presión empiezan a quedar detrás del avión. No pueden expandirse por delante del avión más rápido de lo que se generan.
Fórmula de la velocidad local del sonido
Si se lanza un guijarro en un estanque, se formarán pequeñas ondas en círculos concéntricos que se propagarán lejos del punto de impacto. Si una embarcación se desplaza por el estanque a una velocidad de entre 3 y 5 millas por hora, las pequeñas ondas se propagarán de la misma manera tanto por delante como por detrás de la embarcación, y ésta las atravesará.
Si un barco viaja más rápido de lo que las olas pueden propagarse a través del agua, entonces las olas “no pueden salir del camino” del barco lo suficientemente rápido, y forman una estela. Una estela es una ola individual más grande. Se forma a partir de todas las pequeñas olas que se habrían propagado por delante de la embarcación pero que no han podido hacerlo.
Cuando un avión viaja por el aire, produce ondas sonoras. Si el avión viaja más despacio que la velocidad del sonido (la velocidad del sonido varía, pero 700 mph es típica en el aire), entonces las ondas sonoras pueden propagarse por delante del avión. Si el avión rompe la barrera del sonido y vuela más rápido que la velocidad del sonido, produce un estampido sónico cuando pasa. El estampido es la “estela” de las ondas sonoras del avión. Todas las ondas sonoras que normalmente se habrían propagado por delante del avión se combinan entre sí, de modo que al principio no se oye nada, y luego se oye el estampido que crean.
Velocidad del sonido del avión Concorde
Aunque pocos de nosotros hemos escuchado personalmente uno, muchos hemos sido testigos de la onda expansiva de un estampido sónico que rodea a un avión de combate a gran velocidad o a una bala. Conocido en la cultura popular como un fuerte estampido que se produce cuando un objeto supera la velocidad del sonido, el estampido sónico es de gran interés para los diseñadores de aviones y una fuente de ira para los residentes cercanos a los aeropuertos. Producir un estampido sónico se creía imposible, ya que numerosos intentos de penetrar la barrera del sonido provocaban la rotura de fuselajes y alas [1].
Un estampido sónico es similar a saltar piedras en un estanque. El salto de piedras produce ondas en la superficie del estanque. La velocidad a la que las ondas se propagan por el agua viene determinada por los enlaces intermoleculares y la tensión superficial del agua. Esto se debe a que los enlaces determinan la velocidad máxima a la que una molécula de agua puede moverse cuando está rodeada por otras moléculas de agua. Cuando se combinan estos efectos, la velocidad máxima a la que pueden chocar las moléculas se conoce como velocidad del sonido en ese medio. Coloquialmente, por supuesto, la velocidad del sonido se refiere a la velocidad máxima de las colisiones moleculares en el aire.
