Cosa succede quando qualcosa rompe la barriera del suono?
Aprile 2001
Il 14 ottobre 1946, un piccolo aereo di tipo quasi a razzo chiamato Bell X-1 fu lanciato da un grande B-29. Il capitano Chuck Yeager azionò il motore X-1 e fu accelerato oltre la barriera del suono diventando il primo uomo a viaggiare più veloce della velocità del suono. La velocità con cui il suono viaggia è conosciuta come la barriera del suono. La velocità di un’onda sonora varia effettivamente con la temperatura e la densità dell’aria, aumentando di circa 0.,6 m/s per ogni aumento di temperatura di grado centigradi. A 68 ° F la velocità del suono è di circa 343 m / s o 767 mph al livello del mare. Esattamente perché questa velocità è chiamata barriera del suono?
Un piano produce un suono che si irradia dal piano in tutte le direzioni. Le onde che si propagano davanti all’aereo si affollano insieme dal movimento dell’aereo. Mentre l’aereo si avvicina alla velocità del suono, le “onde” della pressione sonora si accumulano l’una sull’altra comprimendo l’aria. L’aria davanti all’aereo esercita una forza sull’aereo impedendone il movimento., Mentre l’aereo si avvicina alla velocità del suono, si avvicina a questa barriera di pressione invisibile creata dalle onde sonore appena davanti all’aereo. L’aria compressa davanti all’aereo esercita una forza molto più grande del solito sull’aereo. C’è un notevole aumento della resistenza aerodinamica sull’aereo a questo punto, da qui la nozione di sfondare la “barriera del suono”.”Quando un aereo supera la velocità del suono si dice che sia supersonico. Spesso le velocità supersoniche sono indicate in termini di un numero di Mach. Il numero di Mach è la velocità dell’oggetto diviso per la velocità del suono., Quindi Mach 3 significa tre volte la velocità del suono.
Immagina una barca che viaggia attraverso l’acqua. La barca spinge l’acqua e una cresta d’onda esce dalla prua della barca e si diffonde attraverso il lago. Questo arco-onda conica visibile sulla superficie dell’acqua, chiamato un fronte d’onda, è simile al boom sonico di un aereo. Quando un aereo sta volando a velocità supersoniche la pressione sonora forma un cono il cui vertice è al naso dell’aereo. Considera un aereo supersonico che vola verso di te mentre lo guardi da terra., Inizialmente, non si sente nulla perché l’aereo si muove più velocemente del suono stesso, ma quando il cono di pressione sonora arriva all’orecchio si sente un boom. Un oggetto che viaggia attraverso l’aria fa sì che l’energia delle onde sonore (aria) si accumuli lungo una linea conica (come l’onda di prua di una barca) chiamata fronte d’onda. Mentre queste onde si accumulano, esiste una differenza di pressione molto grande attraverso il fronte d’onda, che è chiamata onda d’urto. Mentre questo fronte d’onda passa un individuo, l’improvviso differenziale di pressione o il cambiamento di pressione crea il “boom sonico”che sentiamo.,
Tutto ciò che supera la velocità del suono crea un “boom sonico”, non solo aerei. Un aereo, un proiettile o la punta di una frusta possono creare questo effetto; tutti producono una crepa. Questo cambiamento di pressione creato dal boom sonico può essere molto dannoso. Nel caso di aerei, onde d’urto sono stati conosciuti per rompere le finestre negli edifici. Le onde d’urto hanno applicazioni al di fuori dell’aviazione. Rene e calcoli biliari sono rotti con una tecnica chiamata litotripsia extracorporea ad onde d’urto. Questa tecnica utilizza onde che sono al di fuori della nostra gamma di udito normale, ma tuttavia sono ancora onde., Un’onda d’urto viene prodotta all’esterno del corpo e messa a fuoco da un riflettore in modo che converga sulle pietre. Lo stress creato dalle onde d’urto provoca la rottura delle pietre in piccoli pezzi che possono quindi essere eliminati.