Es posible que esto ya este posteado, pero de una forma menos interesante y casi sin informacion. Creo que este post tiene bastante info para compartir con ustedes.
El efecto tiene un nombre bastante peculiar, y se produce cuando un cuerpo se acerca a la velocidad del sonido. Hablamos del efecto Prandtl-Glauert.
Recuerden que el efecto Prandtl-Glauert no lo provoca la sobrepresión de la onda de choque, sino la bajada de presión que va justo detrás. Como sabrán todos los que hayan tenido la suerte o desgracia de estudiarla, la dinámica de fluidos es realmente difícil, y no se conocen soluciones exactas de las ecuaciones mas que cuando se hacen una serie de suposiciones para simplificar las condiciones de contorno. Dicho esto, empecemos nuestro viaje.
Cuando un cuerpo se va acercando a la velocidad del sonido, comienzan a suceder cosas extrañas. Para empezar, el aire que el cuerpo va apartando cuando se mueve, cada vez puede apartarse menos, porque el aire se aparta a la velocidad del sonido. Esto provoca que en el morro del avión (supongamos que es un avión) haya un aumento de presión considerable.
Algunos ejemplos:
Aquí se muestra un objeto estacionario emitiendo ondas de sonido. Como puede apreciarse, las ondas se propagan radialmente. Nada espectacular hasta el momento.
En esta segunda imagen, nuestra fuente emisora de ondas de sonido está ya en movimiento. Puede apreciarse claramente cómo por delante del objeto las ondas de sonido están más comprimidas (tienen mayor frecuencia o, lo que es lo mismo, menor longitud de onda) que por detrás. Ésta es la explicación del efecto Doppler.
Cuando la velocidad del objeto se iguala a la del sonido, observamos cómo en el morro del objeto se forma un frente de muchas ondas “apelotonadas”. Como el sonido no es más que una onda de presión, tenemos una zona de presión muy alta en el morro. Esa onda, que está estacionaria en el morro del objeto, hace que sea difícil aumentar la velocidad. Por eso se llama la “barrera del sonido”:
Y, por último, nuestro objeto es supersónico. En esta imagen se muestra el objeto movíendose a Mach 1,4 (la velocidad del sonido se denomina Mach 1. Si fuéramos a la mitad de la velocidad del sonido iríamos a Mach 0,5). Obsérvese el cono de Mach que deja tras de sí nuestro objeto. Ese cono está formado por una onda de alta presión. Cuando se trata de un objeto en el aire, como el sonido no es más que una variación de la presión del aire, el cono es en realidad un sonido muy intenso (el sonic boom, que le llaman en inglés, o el estallido sónico). Como nuestro objeto del ejemplo es un punto, sólo hay un estallido. Pero si fuera un objeto extenso (un avión, por ejemplo), habría dos o más conos, como mínimo el del morro y el de la cola. Esto puede apreciarse en la siguiente imagen de un coche a reacción, superando la velocidad del sonido en uno de los lagos secos de Utah:
En la anterior imagen es posible “ver” las ondas de presión porque el índice de refracción del aire depende de la presión. Cuando hay variaciones muy bruscas de la presión del aire, habrá variaciones bruscas del índice de refracción, y la luz que viene desde detrás del objeto se refractará mucho, por lo que podremos ver esos “pliegues en el aire”
En el siguiente vídeo se aprecia claramente el doble estampido sónico, provocado aquí por un Concorde sobrevolando el mar:
link:
Cuando la humedad del aire es suficiente, las variaciones extremas de presión producidas cuando un objeto se acerca o sobrepasa la velocidad del sonido pueden producir la condensación del vapor de agua presente en el aire. El efecto es espectacular:
link: http://www.videos-star.com/watch.php?video=OyBkGFoYi_c
Cohete Saturno V, que llevaba al Apolo XI (el que alunizó por vez primera). Se nota la nube a media altura del cohete, con simetría cilíndrica.
balas y ondas de choque
Se han sacado fotografías de alta velocidad de armas de fuego en el momento de disparar. Mediante un ingenioso método pueden observar las diferencias de presión en el aire, es decir, pueden “ver el ruido”. Este método consiste en la combinación de dos técnicas, la “sombragrafía” (shadowgraphy) y las fotografías Schlieren (pulsadas). Básicamente consiste en poner un fondo con un patrón conocido (rayas equiespaciadas, cuadritos…). Cuando la luz que llega del fondo atraviesa las zonas de altas y bajas presiones de aire que provocan las balas, sufre refracciones (desviaciones en su trayectoria), quedando el fondo distorsionado en la fotografía. Reconstruyendo el fondo, cuya forma conocíamos, podemos ver qué forma tiene la onda que lo distorsionó.
Dos imágenes de una pistola de tiro olímpico y un AK-47 disparando. Se aprecian varias cosas interesantes. Para empezar, en ambos casos pueden verse ondas de presión, circulares, saliendo de la boca del arma. Esto, por supuesto, es el ruido de arma al disparar. En la fotografía izquierda se ve que la bala está dentro de su propia onda de sonido (está en el interior del círculo), lo cual nos indica que la bala es subsónica. La bala del AK-47, sin embargo, adelanta a su propia onda de sonido. Es munición supersónica. Y puede apreciarse claramente cómo hay un cono de Mach, con sus dos ondas de choque, saliendo de la bala. Se ven perfectamente, la onda de choque de la punta y la de la cola de la bala, formando el famoso doble estampido sónico. (Foto: Gary S. Settles).
Esta vez se dispara un revólver. Se puede apreciar claramente que hay dos esferas de sonido, la de la boca del arma y la del tambor. Como los revólveres no tienen recámara cerrada, el ruido también sale del tambor donde están las balas. Se ve que la bala es levísimamente supersónica. De nuevo, apreciamos la famosa onda de choque y su cono de Mach. (Foto: Gary S. Settles).
Dos imágenes de la misma pistola disparando sin y con silenciador. Se aprecia claramente que la intensidad de la onda de sonido es menor en el segundo caso. Además, el sonido está más dirigida hacia adelante cuando se dispara con silenciador, provocando un chorro concentrado de aire.
Una última imagen, de un plátano que se presentó voluntario a un experimento sobre ondas de choque. Como ven, el mayor daño que hace una bala no es tanto la perforación que causa como las ondas de choque que genera, que tienden a destrozar y aplastar tejidos a su paso. Véase el daño en la zona de entrada de la bala y en la zona de salida. (Foto: S. S. McIntyre y Gary S. Settles.)
El efecto tiene un nombre bastante peculiar, y se produce cuando un cuerpo se acerca a la velocidad del sonido. Hablamos del efecto Prandtl-Glauert.
Recuerden que el efecto Prandtl-Glauert no lo provoca la sobrepresión de la onda de choque, sino la bajada de presión que va justo detrás. Como sabrán todos los que hayan tenido la suerte o desgracia de estudiarla, la dinámica de fluidos es realmente difícil, y no se conocen soluciones exactas de las ecuaciones mas que cuando se hacen una serie de suposiciones para simplificar las condiciones de contorno. Dicho esto, empecemos nuestro viaje.
Cuando un cuerpo se va acercando a la velocidad del sonido, comienzan a suceder cosas extrañas. Para empezar, el aire que el cuerpo va apartando cuando se mueve, cada vez puede apartarse menos, porque el aire se aparta a la velocidad del sonido. Esto provoca que en el morro del avión (supongamos que es un avión) haya un aumento de presión considerable.
Algunos ejemplos:
Aquí se muestra un objeto estacionario emitiendo ondas de sonido. Como puede apreciarse, las ondas se propagan radialmente. Nada espectacular hasta el momento.
En esta segunda imagen, nuestra fuente emisora de ondas de sonido está ya en movimiento. Puede apreciarse claramente cómo por delante del objeto las ondas de sonido están más comprimidas (tienen mayor frecuencia o, lo que es lo mismo, menor longitud de onda) que por detrás. Ésta es la explicación del efecto Doppler.
Cuando la velocidad del objeto se iguala a la del sonido, observamos cómo en el morro del objeto se forma un frente de muchas ondas “apelotonadas”. Como el sonido no es más que una onda de presión, tenemos una zona de presión muy alta en el morro. Esa onda, que está estacionaria en el morro del objeto, hace que sea difícil aumentar la velocidad. Por eso se llama la “barrera del sonido”:
Y, por último, nuestro objeto es supersónico. En esta imagen se muestra el objeto movíendose a Mach 1,4 (la velocidad del sonido se denomina Mach 1. Si fuéramos a la mitad de la velocidad del sonido iríamos a Mach 0,5). Obsérvese el cono de Mach que deja tras de sí nuestro objeto. Ese cono está formado por una onda de alta presión. Cuando se trata de un objeto en el aire, como el sonido no es más que una variación de la presión del aire, el cono es en realidad un sonido muy intenso (el sonic boom, que le llaman en inglés, o el estallido sónico). Como nuestro objeto del ejemplo es un punto, sólo hay un estallido. Pero si fuera un objeto extenso (un avión, por ejemplo), habría dos o más conos, como mínimo el del morro y el de la cola. Esto puede apreciarse en la siguiente imagen de un coche a reacción, superando la velocidad del sonido en uno de los lagos secos de Utah:
En la anterior imagen es posible “ver” las ondas de presión porque el índice de refracción del aire depende de la presión. Cuando hay variaciones muy bruscas de la presión del aire, habrá variaciones bruscas del índice de refracción, y la luz que viene desde detrás del objeto se refractará mucho, por lo que podremos ver esos “pliegues en el aire”
En el siguiente vídeo se aprecia claramente el doble estampido sónico, provocado aquí por un Concorde sobrevolando el mar:
link:
Cuando la humedad del aire es suficiente, las variaciones extremas de presión producidas cuando un objeto se acerca o sobrepasa la velocidad del sonido pueden producir la condensación del vapor de agua presente en el aire. El efecto es espectacular:
link: http://www.videos-star.com/watch.php?video=OyBkGFoYi_c
Cohete Saturno V, que llevaba al Apolo XI (el que alunizó por vez primera). Se nota la nube a media altura del cohete, con simetría cilíndrica.
balas y ondas de choque
Se han sacado fotografías de alta velocidad de armas de fuego en el momento de disparar. Mediante un ingenioso método pueden observar las diferencias de presión en el aire, es decir, pueden “ver el ruido”. Este método consiste en la combinación de dos técnicas, la “sombragrafía” (shadowgraphy) y las fotografías Schlieren (pulsadas). Básicamente consiste en poner un fondo con un patrón conocido (rayas equiespaciadas, cuadritos…). Cuando la luz que llega del fondo atraviesa las zonas de altas y bajas presiones de aire que provocan las balas, sufre refracciones (desviaciones en su trayectoria), quedando el fondo distorsionado en la fotografía. Reconstruyendo el fondo, cuya forma conocíamos, podemos ver qué forma tiene la onda que lo distorsionó.
Dos imágenes de una pistola de tiro olímpico y un AK-47 disparando. Se aprecian varias cosas interesantes. Para empezar, en ambos casos pueden verse ondas de presión, circulares, saliendo de la boca del arma. Esto, por supuesto, es el ruido de arma al disparar. En la fotografía izquierda se ve que la bala está dentro de su propia onda de sonido (está en el interior del círculo), lo cual nos indica que la bala es subsónica. La bala del AK-47, sin embargo, adelanta a su propia onda de sonido. Es munición supersónica. Y puede apreciarse claramente cómo hay un cono de Mach, con sus dos ondas de choque, saliendo de la bala. Se ven perfectamente, la onda de choque de la punta y la de la cola de la bala, formando el famoso doble estampido sónico. (Foto: Gary S. Settles).
Esta vez se dispara un revólver. Se puede apreciar claramente que hay dos esferas de sonido, la de la boca del arma y la del tambor. Como los revólveres no tienen recámara cerrada, el ruido también sale del tambor donde están las balas. Se ve que la bala es levísimamente supersónica. De nuevo, apreciamos la famosa onda de choque y su cono de Mach. (Foto: Gary S. Settles).
Dos imágenes de la misma pistola disparando sin y con silenciador. Se aprecia claramente que la intensidad de la onda de sonido es menor en el segundo caso. Además, el sonido está más dirigida hacia adelante cuando se dispara con silenciador, provocando un chorro concentrado de aire.
Una última imagen, de un plátano que se presentó voluntario a un experimento sobre ondas de choque. Como ven, el mayor daño que hace una bala no es tanto la perforación que causa como las ondas de choque que genera, que tienden a destrozar y aplastar tejidos a su paso. Véase el daño en la zona de entrada de la bala y en la zona de salida. (Foto: S. S. McIntyre y Gary S. Settles.)