¿Qué es la barrera del sonido?

El sonido es una onda, y como tal, su velocidad depende de la densidad del medio en el que se mueve (aire, agua o a través de paredes u objetos sólidos) y de la temperatura de los mismos (por ejemplo en el caso del vapor de agua o del hielo). A través del aire y a una temperatura ambiente de 20º C, se propaga a una velocidad media de 343 metros/segundo (unos 1235 kilómetros/hora).

A finales de la Segunda Guerra Mundial, se acuñó la expresión Barrera del Sonido para designar lo que se pensaba que era un límite físico a la velocidad durante la carrera armamentística, que requería de aviones cada vez más rápidos. Al viajar a velocidades próximas a la del sonido, muchos prototipos sufrían pérdidas de presión y problemas de aerodinámica.

Esto es debido a que al acercarse a la velocidad del sonido, el aire que fluye por la superficie del avión se comprime y produce un aumento considerable de la resistencia, resistencia para la cual no fue diseñado el aparato. Los ingenieros de la época pensaban que esta resistencia crecería de forma exponencial a medida que se aumentase la velocidad, haciendo imposible (o muy costoso) el viajar a velocidades mayores, pero se equivocaban.

Barrera del Sonido

El físico austriaco Ernest Mach (1838-1916) ya había demostrado, medio siglo antes y a raíz de sus estudios sobre dinámica de fluidos que esta barrera no era sino un «bache», y que una vez superada, la resistencia del aire no seguiría aumentando. También descubrió la existencia del «cono de presión», una onda de presión de forma cónica que producen los objetos al moverse a velocidades cercanas a la del sonido.

Con la llegada de nuevos diseños (en la forma de las alas y la aerodinámica) y formas de propulsión más efectivas, comenzaron a volar los primeros prototipos capaces de superar esta barrera. El primero en conseguirlo fue el avión Bell X-1, pilotado por Charles Elwood en 1947, tristemente precedido por 18 pilotos que no sobrevivieron a los vuelos de prueba.

La relación de la velocidad de un objeto en movimiento con la del sonido es lo que actualmente llamamos Velocidad Mach (en honor a Ernest Mach). Un avión que viaje a Mach 1 viaja a la misma velocidad que el sonido (343m/s o 1235km/h) mientras que uno que viaje a Mach 3 lo hará a 3 veces la velocidad del sonido (1029m/s o 3705km/h).

Cuando vemos pasar sobre nosotros un avión que sobrepasa la barrera del sonido, podemos escuchar un fuerte ruido, parecido a una explosión ¿Por qué se produce esto? El aire, al comprimirse y volver a expandirse genera una onda de choque que percibimos como sonido (es el mismo principio que hace sonar el chasquido de un látigo). Dichas ondas nos llegan en un espacio muy corto, muy juntas, debido al efecto Doppler (ya que el avión va más rápido que su sonido) y se suman, amplificándose.

Foto 1 vía: envezdelpsiquiatra

Foto 2 vía: fayerwayer

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