Velocidad supersnica

Una velocidad essupersnicacuando es mayor que lavelocidad del sonido, es decir, mayor que 1.225km/ho a 340,3m/sal nivel del mar. Muchosaviones de combateson supersnicos. Las velocidades mayores a 5 veces lavelocidad del sonidoson algunas veces llamadas hipersnicas.El disco blanco que se forma es vapor de aguacondensndosea consecuencia de laonda de choque. Este fenmeno se conoce como "Singularidad de Prandtl-Glauert".

Rompiendo la barrera del sonido

Barrera del sonido

1) Subsnico, 2) Mach 1, 3) Supersnico, 4) Onda de choque.Enaerodinmica, labarrera del sonidousualmente se refiere al punto en el cual un objeto (aeronave) se mueve desde una velocidadtransnicaa supersnica. Fue un trmino aeronutico comenzado a usar durante lasegunda guerra mundialcuando aeronaves comenzaron a encontrar los efectos de lacompresibilidad, un efecto aerodinmico no conocido. Hacia los1950slas aeronaves rutinariamente "rompan" la barrera del sonido.

Velocidad supersnica e hipersnicaEn la actualidad se sigue discutiendo acerca del trmino hipersnico, debido a que las naves se pueden decir supersnicas si han alcanzado elMach1'2 a lo sumo, en diseos tpicos. Debido a esto, se complica la definicin de lasvelocidades supersnicas, ya que no existe un cambio fsico entre supersnico e hipersnico, como si ocurre entre subsnico y supersnico. Algunas fuentes atribuyen el cambio a una alteracin del estado de la nave. Sin embargo, ya en el Mach 3, se comienzan a notar deformaciones o cambios en la nave, pero, a su vez, algunos materiales empiezan a verse afectados a velocidades similares a Mach 7, por ejemplo elX-43A. Lo que s est claro es el efecto determinante delcalentamiento aerodinmicosegn va escalando velocidad el cuerpo.RgimenMachmphkm/hm/sCaractersticas generales del avin

Subsnico8,465Escudo trmico. Forma de cpsula contundente

Lavelocidad de escapede la tierra es de Mach 33.

Barrera del sonido

Enaerodinmica, labarrera del sonidofue considerada un lmite fsico que impeda que objetos de gran tamao se desplazaran avelocidad supersnica. El trmino se empez a utilizar durante laSegunda Guerra Mundial, cuando un cierto nmero deavionesempezaron a tener problemas decompresibilidad(as como otros problemas no relacionados) al volar a grandes velocidades, y cay en desuso en losaos 1950, cuando los aviones empezaron a romper esa barrera normalmente.Se define como una "barrera omnipresente" que viaja en todas direcciones a la velocidad tpica de 1234,8km/h, la velocidad del sonido, y al ser vencida por un objeto, estalla formando unaexplosin snicaque puede ser muy molesta al odo humano. La velocidad del sonido va en funcin de la temperatura y del tipo de gas y disminuye a medida que baja la temperatura del medio de transmisin. Con el aire a una temperatura de 20C, la velocidad del sonido es la mencionada anteriormente de 1234,8km/h.Cuando un avin se acerca a lavelocidad del sonido, la forma en que el aire fluye alrededor de su superficie cambia y se convierte en un fluido compresible, dando lugar a una resistencia mayor.

NUMERO MACHElnmero Mach(M), conocido en eluso coloquialcomomach, es una medida de velocidad relativa que se define como el cociente entre lavelocidadde un objeto y lavelocidad del sonidoen el medio en que se mueve dicho objeto. Dicha relacin puede expresarse segn la ecuacin.

Es un valor que depende del medio fsico en el que se transmite el sonido.Es unnmero adimensionaltpicamente usado para describir la velocidad de los aviones. Mach 1 equivale a la velocidad del sonido, Mach 2 es dos veces la velocidad del sonido, etc.Este nmero fue propuesto por el fsico y filsofoaustracoErnst Mach(1838-1916), uno de los ms grandes tericos de la fsica de los siglos XIX-XX, como una manera sencilla de expresar la velocidad de un objeto con respecto a la velocidad del sonido.La utilidad del nmero de mach reside en que permite expresar la velocidad de un objeto no de forma absoluta en km/h o m/s, sino tomando como referencia la velocidad del sonido, algo interesante desde el momento en que la velocidad del sonido cambia dependiendo de las condiciones de laatmsfera. Por ejemplo, cuanto mayor sea la altura sobre el nivel del mar o menor latemperaturade la atmsfera, menor es la velocidad del sonido. De esta manera, no es necesario saber la velocidad del sonido para saber si un avin que vuela a una velocidad dada la ha superado: basta con saber su nmero de mach.

Regmenes de flujo segn M:Teniendo como base el numero de Mach se definen generalmente cinco regmenes de flujo, en la siguiente forma:Rgimen incompresible:El numero de Mach es pequeo en comparacin con la unidad (aproximadamente 0.2 en un gas perfecto). En esta clasificacin, los efectos de compresibilidad se consideran, generalmente insignificantes.Rgimen subsnico:El nmero de Mach es inferior a la unidad, pero tiene una magnitud suficiente para quedar fuera de la clasificacin del rgimen de un flujo incompresible.Rgimen transnico:El nmero de Mach es muy cercano a uno, es decir varia de valores ligeramente menores a la unidad y escasamente superiores a ella.Rgimen supersnico:Es donde el nmero de Mach es superior a la unidad.Rgimen hipersnico:Es cuando el nmero de Mach es muy superior a la unidad.Desde el punto de vista de lamecnica de fluidos, la importancia del nmero de Mach reside en su relacin con la compresibilidad de un gas; cuando este nmero es menor de 0,3 se considera fluido incompresible en el estudio de aerodinmica y modelos con aire o gases, simplificando notoriamente los clculos realizados por ordenador.El Mach se usa comnmente con objetos movindose a alta velocidad en un fluido, y en el estudio de fluidos fluyendo rpidamente dentro detoberas,difusoresotneles de viento. A una temperatura de 15 Celsius, Mach 1 es igual a 340,3 ms1(1.225 kmh1) en la atmsfera. El nmero Mach no es una constante ya que depende de la temperatura. Por lo tanto, en laestratosferano vara notablemente con la altura, incluso cuando la presin del aire cambia con la misma.Este nmero es muy utilizado enaeronuticapara comparar el comportamiento de los fluidos alrededor de una aeronave en distintas condiciones. Esto es posible gracias a que el comportamiento de un fluido en el entorno de un objeto es igual siempre que su nmero de Mach sea el mismo. Por lo tanto, unaaeronaveviajando a Mach 1 experimentar las mismasondas de choque, independientemente de que se encuentre al nivel del mar (340,3 ms1, 1.225,080 km/h) o a 11.000 metros dealtitud(295 ms1), incluso cuando en el segundo caso su velocidad es un 86,7% de la del primer caso.La clasificacin de los regmenes incluyendo el rgimen hipersnico no es caprichosa: para M muy elevados (la frontera tcnica depende de la forma del mvil, en general M>5), las ondas de choque son de tal magnitud que el aire se disocia tras ellas, y deja de ser aire, con las propiedades que en ste se aceptan, para convertirse en una mezcla de gases disociada, con capas elctricamente cargadas aunque neutra en su conjunto, que deja de comportarse como lo haca el aire.Se demuestra que el nmero Mach es tambin el cociente de las fuerzas inerciales (tambin refirindose a las fuerzas aerodinmicas) y las fuerzas elsticas.

Onda de choque

Fotografa Schlierende una onda de choque que viaja junto al morro de un objeto supersnico.En lamecnica de fluidos, unaonda de choquees unaonda de presinabrupta producida por un objeto que viaja ms rpido que la velocidad del sonidoen dicho medio, que a travs de diversos fenmenos produce diferencias depresinextremas y aumento de la temperatura (si bien la temperatura de remanso permanece constante de acuerdo con los modelos ms simplificados). La onda de presin se desplaza como unaonda de frentepor el medio.Una de sus caractersticas es que el aumento de presin en el medio se percibe comoexplosiones.Tambin se aplica el trmino para designar a cualquier tipo de propagacin ondulatoria, y que transporta, por tanto energa a travs de un medio continuo o el vaco, de tal manera que sufrente de ondacomporta un cambio abrupto de las propiedades del medio.