La barrera del so és un fenomen físic que es refereix a la velocitat límit a què un objecte es pot moure en un mitjà determinat sense superar la velocitat del so en aquest mitjà. Varia segons les condicions ambientals, com ara la temperatura i l'altitud. Moltes persones shan interessat per aquest tema durant molt de temps.
Per això, dedicarem aquest article a explicar-te què és la barrera del so, les seves característiques i importància. Aprendre sobre la velocitat del so és fonamental per comprendre aquest fenomen.
característiques principals
Quan un objecte es mou a una velocitat igual o inferior a la del so, les ones sonores que emet es poden propagar pel medi sense problemes. Tot i això, quan l'objecte comença a moure's més ràpid que la velocitat del so, es produeix una acumulació d'ones sonores davant de l'objecte en moviment. Això es relaciona directament amb la història de l'aviació i els avenços tecnològics que van permetre superar aquest fenomen, com s'esmenta a la evolució de l'aviació moderna.
Aquesta acumulació d'ones genera una alta pressió a la regió anomenada «ona de xoc». L'onada de xoc és una concentració d'energia que es forma al voltant de l'objecte quan arriba o supera la velocitat del so. Per entendre aquest fenomen, és recomanable revisar com afecta l'avió al medi ambient, ja que les aeronaus supersòniques generen particularitats al seu entorn i la seva relació amb la temperatura i el clima.
Quan un objecte travessa la barrera del so, es produeix un esdeveniment conegut com a «boom sònic». Aquest esdeveniment es caracteritza per un soroll fort i distintiu, semblant a una explosió o un tro. El boom sònic s'origina a causa de l'alliberament sobtat de l'energia acumulada a l'onada de xoc a mesura que l'objecte la travessa.
És important destacar que el boom sònic no és perjudicial en si mateix, però pot generar molèsties per a les persones que es troben a terra. A causa d'això, moltes àrees tenen regulacions i restriccions sobre el vol d'aeronaus supersòniques a prop de zones poblades. Una anàlisi de les és crucial en aquest context.
Una mica d'història
Retrocedim uns anys. Durant la Segona Guerra Mundial, el món de l'aviació es va revolucionar amb el desenvolupament dels primers motors a reacció. Aquests avions són capaços de volar més alt i més ràpid. Encara que es desenvolupés la tecnologia, res no semblava que pogués millorar la velocitat fins que es va conèixer la barrera del so. Aquesta fase de la història mostra com l'enginyeria aeronàutica ha evolucionat gràcies a la superació d'aquest repte, cosa que val la pena considerar en reflexionar sobre les innovacions a l'aviació.
Ràpidament es van adonar que per molt potents que fossin els nous motors, no podrien acostar-se a la velocitat del so: d'una banda, perdrien potència a mesura que els motors s'acostessin a Mach 1, i de l'altra, a causa de l'onada de xoc. En aquell moment es creia que la velocitat del so era insuperable, físicament insuperable. Per això el nom de «barrera del so».
A l'octubre de 1947, el primer avió a trencar la barrera del so va ser el X-1 experimental, que va ser dissenyat específicament per a això. A més, va ser el primer avió als Estats Units dedicat a la investigació en el camp de l'aeronàutica i va asseure un precedent, donant com a resultat un inventari de més de 50 “X-plans”. Aquest avenç va marcar un abans i un després a l'aviació. Curiosament, la primera persona a volar més ràpid que Mach 1 va ser Chuck Yeager, un expilot de la USAF que va guanyar nombrosos premis pel seu combat aeri durant la Segona Guerra Mundial. El X-1 va demostrar que la velocitat supersònica és físicament possible.
Ones de xoc i barrera del so
Per entendre l'augment exponencial de la resistència aerodinàmica, cal entendre què són les ones de xoc. Aquest fenomen passa a causa de canvis dramàtics en la pressió de l'aire. Aquí hi ha un exemple simple: si té una galleda plena d'aigua, obre el palmell de la mà i colpeja l'aigua amb força, escoltaràs un fort plop plop. Si repeteixes l'experiment però només toques amb la punta dels dits, no només no et farà mal, sinó que no escoltaràs cap so fort.
La raó és que es cobreix una gran àrea amb la mà i les partícules daigua a làrea dimpacte no tenen espai ni temps per «allunyar-se», per això l'aigua fa una sensació d'«enduriment». Això també es pot observar en la manera com les ones de xoc treballen a l'entorn aeri, que alteren la comprensió que tenim sobre la resistència en vol, cosa que pot ser interessant en estudiar la .
Quan fas el mateix amb els dits, l'aigua s'adapta a l'impacte i es diposita al voltant dels dits sense soroll ni dolor. Passa el mateix amb l'aire: en volar a velocitats subsòniques, l'aire té temps de moure's i prendre la forma de l'avió que el travessa. Durant el vol supersònic, l'avió "colpejava" irrevocablement l'aire, creant enormes canvis de pressió. Això es coneix com a ona de xoc i és responsable de l'espectacular augment de la resistència aerodinàmica. Aleshores, tots els avions supersònics segueixen el mateix patró: un fusellatge prim, ales en fletxa i un morro molt esmolat.
Mites i veritats de la barrera del so
Són molts els mites que hi ha al voltant de la barrera del so. N'analitzarem alguns amb la veritat per endavant:
mite: Si un objecte supera la barrera del so, explotarà.
veritat: No és cert. Tot i que el pas d'un objecte mitjançant la barrera del so pot generar un boom sònic, això no implica que l'objecte exploti. L‟estructura de l‟objecte està dissenyada per suportar les forces generades durant aquest procés.
mite: La barrera del so és una paret física.
veritat: La barrera del so no és una barrera física sòlida. És un terme que descriu la velocitat a què les ones sonores s'acumulen i generen una ona de xoc. És un fenomen relacionat amb la propagació del so en un medi específic.
mite: Els avions supersònics sempre trenquen la barrera del so en volar.
veritat: No cal que un avió supersònic trenqui constantment la barrera del so. Els avions supersònics poden volar tant per sota com per sobre de la velocitat del so, depenent de les condicions i els objectius de vol. Només quan superen la velocitat del so es genera un boom sònic.
Mite: El boom sònic és perillós per a les persones a terra.
veritat: El boom sònic en si mateix no és perillós. No obstant això, pot ser molest i pertorbador per a les persones que es troben a terra. El soroll fort i sobtat pot causar molèsties i interrupcions en àrees residencials i urbanes, cosa que ha portat a la imposició de regulacions i restriccions sobre els vols supersònics a prop de zones poblades. La discussió sobre els fenòmens atmosfèrics també inclou consideracions sobre els sorolls que afecten les comunitats.
Mite: Només els avions poden trencar la barrera del so.
veritat: Encara que els avions són els mitjans de transport més comuns associats amb la barrera del so, no són els únics que poden superar-la. Altres vehicles, com ara coets, míssils i projectils, també poden trencar la barrera del so quan arriben a velocitats supersòniques.
Espero que amb aquesta informació pugueu conèixer més sobre la barrera del so i les seves característiques.
