Scientia

Scientia terras irradiamus

Bariera sunetului şi boomul sonic Imprimare Email
Fizică
Scris de Scientia.ro   
Luni, 19 Ianuarie 2009 21:41

 

Ce este bariera sunetului?

Bariera sunetului reprezintă viteza pe care un obiect trebuie să o atingă pentru a depăşi viteza sunetului. Viteza sunetului este deseori folosită drept referinţă pentru măsurarea şi exprimarea vitezelor dezvoltate de aparatele de zbor. Viteza sunetului are valoarea de aproximativ 331 metri/secundă, măsurată la o temperatură de 00C şi poartă numele de Mach 1, ales în cinstea fizicianului şi filozofului austro-ceh Ernst Mach. Dublul vitezei sunetului este denumit şi Mach 2, o viteză egală cu de trei ori valoarea vitezei sunetului este Mach 3 ş.a.m.d. La temperatura de 200C viteza sunetului are o valoare de 343,14 metri/secundă.

Primele încercări de măsurare a vitezei sunetului îi sunt atribuite omului de ştiinţă şi filozofului francez Pierre Gasendi şi datează din secolul XVII. Valoarea estimată de acesta a fost de 478,4 metri/secundă. În jurul anului 1650, fizicienii italieni Giovanni Alfonso Borelli şi Vicenzo Viviani au obţinut o valoare de 350 metri pe secundă, folosindu-se de o armă de foc şi măsurând timpul dintre momentul observării flashului generat de descărcarea armei şi momentul în care sunetul era auzit de un observator aflat la o distanţă apreciabilă faţă de locul executării focului. Compatriotul lor G.L. Bianconi demonstra în 1740 faptul că viteza sunetului în aer creşte odată cu temperatura. Prima valoare experimentală cu un grad de precizie corespunzător a fost obţinută la Academia de Ştiinţe din Paris în 1738 şi era de 332 m/s. În 1942 valoarea era corectată la 331,45 m/s, pentru ca în 1986 să se ajungă la 331,29 m/s, valoare măsurată la temperatura de 00C.

 

 

Chuck Yeager
Chuck Yeager

 

Care a fost primul avion care a depăşit bariera sunetului?

Bariera sunetului a fost depăşită pentru prima dată în 1947 de pilotul în vârstă de doar 24 de ani pe nume Chuck Yeager, la bordul unui aparat de zbor de tip Bell X-1. Avionul a fost lansat de la bordul unui alt aparat de zbor aflat în aer la mare înălţime şi a atins viteza de 1229 de km/h, fiind propulsat de un motor-rachetă. Deşi la vremea respectivă bariera sunetului era considerată de netrecut, în zilele noastre foarte multe aparate de zbor dezvoltă viteze supersonice.

Ce reprezintă boomul sonic?

Boomul sonic este un fenomen care apare atunci când un obiect se deplasează cu o viteză mai mare decât cea a sunetului. Practic, atunci când un aparat de zbor - de exemplu un avion supersonic  - depăşeşte bariera sunetului, acesta călătoreşte mai repede decât undele sonore o pot face. Ceea ce rezultă este un fenomen de compresie a undelor sonore care creează un "boom" când ajung la nivelul urechii unei persoane. Boomul sonic nu este un eveniment de scurtă durată care apare în momentul în care un avion depăşeşte bariera sunetului, ci un sunet continuu generat de un aparat care se deplasează cu o asemenea viteză.

Când un obiect (de exemplu, un avion) se deplasează prin aer, acesta creează o serie de unde de presiune înaintea şi înapoia sa, asemenea undelor create pe suprafaţa apei de o barcă. Aceste unde se deplasează cu viteza sunetului şi, pe măsură ce viteza aparatului de zbor creşte, undele se apropie treptat unele de altele, apare un fenomen de compresie a acestora, rezultând în cele din urmă o singură undă de şoc circulând cu viteza sunetului. Această viteză critică la care se petrece acest fenomen este Mach 1. Unda aceasta de şoc începe în partea din faţă a avionului şi se termină la coada acestuia, având forma unui con cu avionul pe post de vârf al conului.

 

Boom sonic

 

Toate obiectele care pot depăşi viteza sunetului pot da naştere unui boom sonic. De exemplu, proiectilele şi gloanţele, care ating viteze supersonice, produc boomuri sonice în timpul deplasării lor prin atmosferă. De asemenea, tunetul este un fenomen de boom sonic produs pe cale naturală, creat de încălzirea şi expansiunea rapidă a aerului în timpul unei descărcări electrice. Dacă deplasarea avioanelor, proiectilelor sau gloanţelor ar avea loc în spaţiul cosmic, fenomenul de boom sonic nu s-ar produce, pentru că undele sonore au nevoie de aer sau de un alt mediu pentru a se propaga.


 


Citeşte şi:


Scientia