Qué es Barrera del Sonido

Significado de Barrera del Sonido

La barrera del sonido, también llamada barrera sónica, es un gran aumento de la fuerza que se opone a un objeto en movimiento a medida que su velocidad alcanza la velocidad a la que viaja el sonido.

Suele haber una explosión sónica cuando un avión rompe la barrera del sonido. El sonido viaja como una onda a través de medios como aire, líquido y plasma.

En el aire, la velocidad a la que viajan las ondas está determinada por las condiciones atmosféricas, por lo que la velocidad del sonido puede variar según la temperatura.

La barrera del sonido es un concepto desarrollado a principios del siglo XX.  Muchos científicos creían que la fricción causada por los aviones al acercarse a la velocidad del sonido hacía imposible que cualquier avión alcanzara o superara la velocidad del sonido sin ser destruido.

Gracias a los brillantes y a menudo imprudentes aviadores de la época, el concepto de una barrera de sonido prohibitiva fue finalmente refutado. Los aviones ahora lo rompen rutinariamente cuando alcanzan una velocidad supersónica.

Dado que la velocidad del sonido se basa en la temperatura del medio a través del cual viaja, no hay una velocidad constante a la que se rompa la barrera del sonido.

Para darle una idea general, muchas publicaciones científicas enumeran la velocidad del sonido a 1142 kilómetros por hora según una temperatura estándar de 0 grados centígrados.

Historia

Sin embargo, a medida que la temperatura cambia hacia arriba, aumenta la barrera del sonido.

El problema original que condujo al concepto de barrera acústica es el resultado de la tecnología de hélice. Cuando una aeronave se acerca a la velocidad del sonido, el movimiento de la hélice se vuelve perjudicial para las ondas sonoras, causando turbulencias y reduciendo el rendimiento de la aeronave.

Sin embargo, a los aviadores aventureros no les gustó el concepto de que había una barrera del sonido que impedía velocidades aún mayores, y muchos trataron de demostrar que la barrera podía romperse de manera segura al alcanzar la velocidad del sonido a través de inmersiones extremadamente riesgosas que aumentarían drásticamente la velocidad.

Muchos intentos iniciales terminaron en accidentes fatales, ya que la tecnología del avión no podía soportar las inmersiones rápidas, y los pilotos podrían sufrir desmayos debido a la fuerte caída y perder el control del avión.

Los avances en el diseño de aeronaves han llevado a mejoras considerables en los controles y el rendimiento de las aeronaves de alta velocidad.

En la década de 1940, los ingenieros habían desarrollado una cola mejorada que incluía una aleta horizontal ancha para permitir una mayor elevación y control.

El 14 de octubre de 1947, el capitán de la Fuerza Aérea Chuck Yeager llevó a cabo el primer vuelo que rompió la barrera acústica oficialmente reconocida.

Yeager, un conocido piloto de pruebas, utilizó un avión altamente avanzado llamado Bell X-1 para alcanzar una velocidad de 1299 km / h (807.2 mph) y finalmente romper la barrera del sonido.

Otras fuentes atribuyen a otro piloto de prueba, George Welch, que rompió la barrera días antes, pero dado que no había ningún funcionario de EE. UU. Presente, su vuelo no fue reconocido oficialmente.

En los tiempos modernos, la velocidad supersónica es una habilidad común en muchas variedades de aviones.

Romper la barrera ya no es un evento importante, aunque el interés se despertó nuevamente a fines de la década de 1990, cuando un vehículo terrestre rompió la barrera 50 años después del vuelo de Yeager.

Aún así, el concepto de romper la barrera fue, por un tiempo, uno de los principales puntos focales de la aviación, lo que llevó a inventos modernos, como el motor a reacción.

El éxito de la innovación y la audacia sobre lo que parecía ser certeza científica demostró ser inspirador para muchos y renovó la idea de que cualquier barrera puede ser quebrantada.

Barrera del Sonido - Física

La barrera del sonido es un aumento marcado en la resistencia aerodinámica que ocurre cuando un avión se acerca a la velocidad del sonido.

Si un avión vuela a una velocidad ligeramente inferior a la sónica, las ondas de presión (ondas de sonido) que crea superan sus fuentes y se extienden hacia adelante.

Cuando el avión alcanza la velocidad del sonido, las olas no pueden salirse del camino.

Se forman fuertes ondas de choque locales en las alas y el cuerpo; El flujo de aire alrededor de la nave se vuelve inestable y puede producirse un impacto grave.

Con serias dificultades de estabilidad y pérdida de control sobre las características del vuelo.

En términos generales, los aviones diseñados adecuadamente para el vuelo supersónico tienen poca dificultad para cruzar la barrera del sonido.

El efecto sobre aquellos diseñados para una operación eficiente a velocidades subsónicas puede volverse extremadamente peligroso.

¿Cuál es la Velocidad del Sonido?

La velocidad del sonido varía según la altitud, la temperatura y el medio a través del cual viaja.

Por ejemplo, al nivel del mar en una atmósfera estándar, a una temperatura de 15 grados centígrados, el sonido viaja a 1,225 km / p / h. A una temperatura de 0 ° C, la velocidad del sonido cae a 1.194 km / p / h.

A altitudes sobre el nivel del mar, la velocidad del sonido es nuevamente diferente y varía según los factores predominantes.

La razón de esta variación es que las ondas de sonido viajan a través de moléculas excitantes.

Cuando una onda de sonido golpea una molécula, vibra, transfiriendo la vibración a las moléculas adyacentes, que la transmiten de la misma manera.

Si las moléculas están demasiado compactadas, la onda de sonido puede viajar muy rápidamente, aumentando la velocidad del sonido.

Cuando las moléculas no son muy densas, la velocidad del sonido disminuye. La temperatura y la altitud afectan la densidad atmosférica, cambiando la velocidad del sonido.

El sonido también viaja más rápido a través del agua que el aire, porque el agua es un medio más denso.

Del mismo modo, el sonido viaja más rápido a través del acero, en materiales de menor densidad, como la madera o las condiciones atmosféricas.

Por esta razón, puede ver una película antigua que muestra a alguien poniendo un oído en una vía de ferrocarril para escuchar un tren que se acerca.

El sonido llega al oyente más rápidamente a través de rieles de acero que a través del aire.

La cubierta es en realidad una nube de vapor blanco, que cuando se captura en fotografías de alta velocidad, hace que el avión parezca salir de un agujero de gusano blanco.

Mach

Mach 1 se refiere a romper la barrera del sonido inicial o pasar de velocidades subsónicas a supersónicas. Los aviones militares generalmente viajan de manera personal.

Cuando un jet viaja dos veces más rápido que la velocidad del sonido, viaja a Mach 2.

Tres veces más rápido que el sonido se refiere a Mach 3 y así sucesivamente.