PRESENTADO POR:PRESENTADO POR:

DIANA MARCELA AYALADIANA MARCELA AYALA

1102 JM1102 JM

• En En aerodinámicaaerodinámica, la , la barrera del sonidobarrera del sonido fue considerada un fue considerada un límite físico que límite físico que impedía que objetos impedía que objetos de gran tamaño se de gran tamaño se desplazaran a desplazaran a velocidad supersónicvelocidad supersónicaa. .

• El término se empezó a utilizar durante la El término se empezó a utilizar durante la Segunda Guerra MundialSegunda Guerra Mundial, cuando un cierto , cuando un cierto número de número de avionesaviones empezaron a tener empezaron a tener problemas de problemas de compresibilidadcompresibilidad (así como (así como otros problemas no relacionados) al volar a otros problemas no relacionados) al volar a grandes velocidades, y cayó en desuso en grandes velocidades, y cayó en desuso en los los años 1950años 1950, cuando los aviones , cuando los aviones empezaron a romper esa barrera empezaron a romper esa barrera normalmente.normalmente.

• Cuando un avión se acerca a la Cuando un avión se acerca a la velocidad del sonidovelocidad del sonido, la forma en que el aire , la forma en que el aire fluye alrededor de su superficie cambia y se fluye alrededor de su superficie cambia y se convierte en un fluido compresible, dando convierte en un fluido compresible, dando lugar a una resistencia mayor.lugar a una resistencia mayor.

• Inicialmente se pensaba que el aumento Inicialmente se pensaba que el aumento de la resistencia seguía un de la resistencia seguía un crecimiento exponencialcrecimiento exponencial, por lo que un , por lo que un avión no podría superarla aún aumentando avión no podría superarla aún aumentando de manera sustancial la potencia de los de manera sustancial la potencia de los motores. De ahí el nombre de barrera del motores. De ahí el nombre de barrera del sonido.Sin embargo, esta idea ya había sonido.Sin embargo, esta idea ya había sido descartada por los sido descartada por los artillerosartilleros del del siglo XIXsiglo XIX. Desde . Desde ErnstErnst Mach Mach se sabía que, a se sabía que, a partir de cierto punto, la resistencia ya no partir de cierto punto, la resistencia ya no aumenta más y, de hecho, se reduce aumenta más y, de hecho, se reduce

• De manera que para De manera que para atravesar la barrera atravesar la barrera del sonido sería del sonido sería suficiente con disponer suficiente con disponer de mayor propulsión y de mayor propulsión y mejor mejor aerodinámicaaerodinámica para vencer ese punto para vencer ese punto máximo de resistencia. máximo de resistencia. Con la introducción de Con la introducción de nuevas formas de ala nuevas formas de ala que disminuyen la que disminuyen la resistencia, y los resistencia, y los motores de reacciónmotores de reacción para la propulsión, fue para la propulsión, fue posible desde los posible desde los años 1950años 1950 viajar más viajar más rápido que el sonido rápido que el sonido con relativa facilidad.con relativa facilidad.

• Charles Elwood YeagerCharles Elwood Yeager fue el primer fue el primer hombre en atravesar oficialmente la barrera hombre en atravesar oficialmente la barrera del sonido, el del sonido, el 14 de octubre14 de octubre de de 19471947, , volando con el avión experimental volando con el avión experimental Bell X-1Bell X-1 a velocidad a velocidad MachMach 1 y a una altitud de 1 y a una altitud de 45.000 pies.45.000 pies.

• Pero esto no fue fácil, para lograr esta Pero esto no fue fácil, para lograr esta hazaña murieron 18 pilotos hazaña murieron 18 pilotos

• Sin embargo, Sin embargo, Hans Guido MutkeHans Guido Mutke afirmaba afirmaba haber atravesado la barrera del sonido haber atravesado la barrera del sonido antes que Yeager, el antes que Yeager, el 9 de abril9 de abril de de 19451945, en , en un un Messerschmitt Me 262Messerschmitt Me 262, aunque no , aunque no existen pruebas científicas de este logro.existen pruebas científicas de este logro.

• Imagínate un avión volando por el cielo. A Imagínate un avión volando por el cielo. A medida que avanza, empuja las moléculas medida que avanza, empuja las moléculas del aire y las aparta de su camino, del aire y las aparta de su camino, creando continuamente ondas de aire creando continuamente ondas de aire comprimido y expandido. Estas ondas comprimido y expandido. Estas ondas constituyen ondas sonoras, que se alejan constituyen ondas sonoras, que se alejan del avión en todas direcciones a una del avión en todas direcciones a una velocidad de unos 341 m/s (la típica velocidad de unos 341 m/s (la típica velocidad del sonido en el aire). Si el avión velocidad del sonido en el aire). Si el avión viaja a una velocidad inferior a ésta, viaja a una velocidad inferior a ésta, entonces las ondas sonoras pueden entonces las ondas sonoras pueden propagarse por delante del aparato. propagarse por delante del aparato.

• Pero si el avión aumenta su velocidad Pero si el avión aumenta su velocidad hasta la velocidad del sonido, entonces las hasta la velocidad del sonido, entonces las ondas se empiezan a apelotonar en la parte ondas se empiezan a apelotonar en la parte frontal del avión y se comprimen, formando frontal del avión y se comprimen, formando lo que denominamos ondas de choque. lo que denominamos ondas de choque. Éstas serían similares a las ondas que se Éstas serían similares a las ondas que se acumulan en la proa de un barco cuando se acumulan en la proa de un barco cuando se mueve por el agua. Las ondas de choque se mueve por el agua. Las ondas de choque se dispersan por detrás del avión y si llegan a dispersan por detrás del avión y si llegan a nuestro oído golpearán nuestros tímpanos: nuestro oído golpearán nuestros tímpanos: escucharemos una explosión sónica. Todas escucharemos una explosión sónica. Todas las ondas sonoras que se habrían las ondas sonoras que se habrían propagado normalmente por delante del propagado normalmente por delante del avión, se han acumulado en su parte avión, se han acumulado en su parte frontal, de forma que antes de que llegue el frontal, de forma que antes de que llegue el avión no oímos absolutamente nada, y justo avión no oímos absolutamente nada, y justo cuando pasa, escuchamos una explosión cuando pasa, escuchamos una explosión

• Es exactamente lo Es exactamente lo mismo que sucede mismo que sucede cuando nos cuando nos encontramos en la orilla encontramos en la orilla de un lago muy de un lago muy tranquilo y una lancha tranquilo y una lancha pasa por delante. No pasa por delante. No hay ninguna alteración hay ninguna alteración en el agua mientras se en el agua mientras se acerca la embarcación, acerca la embarcación, pero al poco de pasar, pero al poco de pasar, una gran ola llega hasta una gran ola llega hasta la orilla y nos moja los la orilla y nos moja los pies. Cuando un avión pies. Cuando un avión pasa a la velocidad del pasa a la velocidad del sonido, esta gran ola se sonido, esta gran ola se manifiesta como una manifiesta como una explosión sónica. explosión sónica.

BARRERA DEL

SONIDO

RUPTURABARRERA DEL

SONIDO

VELOCIDADDEL

SONIDO

EXPLOSION SONICA

• El fenómeno se presentó cuando un avión alcanzó El fenómeno se presentó cuando un avión alcanzó una velocidad mas rápida que el sonido, esto una velocidad mas rápida que el sonido, esto significa ir a más de 340 metros por segundo.significa ir a más de 340 metros por segundo.

• A esta velocidad las ondas sonoras emitidas no A esta velocidad las ondas sonoras emitidas no pueden precederlo y se acumulan, lo que hace pueden precederlo y se acumulan, lo que hace que la presión pueda acabar en un pequeño que la presión pueda acabar en un pequeño estallido.estallido.

• un avión F-18 rompió la barrera del sonido al Al un avión F-18 rompió la barrera del sonido al Al sobrepasar los límites normales se provocó un sobrepasar los límites normales se provocó un efecto similar al de un temblor de tierra en todo efecto similar al de un temblor de tierra en todo el casco urbano. Cuando el avión sobrevoló la el casco urbano. Cuando el avión sobrevoló la población se percibió como un estallido lejano población se percibió como un estallido lejano que hizo vibrar los cristales de los edificios. pasar que hizo vibrar los cristales de los edificios. pasar por una pequeña ciudad.por una pequeña ciudad.

• La La velocidad del sonidovelocidad del sonido es la es la velocidadvelocidad de de propagación de las propagación de las ondas sonorasondas sonoras. En la . En la atmósferaatmósfera terrestre es de 344,2 m/s (a 20 terrestre es de 344,2 m/s (a 20 °C°C de de temperatura). La velocidad del sonido varía en temperatura). La velocidad del sonido varía en función del medio en el que se trasmite.función del medio en el que se trasmite.

• La velocidad de propagación de la onda sonora La velocidad de propagación de la onda sonora depende de las características del medio en el depende de las características del medio en el que se realiza dicha propagación y no de las que se realiza dicha propagación y no de las características de la onda o de la fuerza que la características de la onda o de la fuerza que la genera. Su propagación en un medio puede servir genera. Su propagación en un medio puede servir para estudiar algunas propiedades de dicho para estudiar algunas propiedades de dicho medio de transmisión.medio de transmisión.

• La velocidad del sonido varía dependiendo del La velocidad del sonido varía dependiendo del medio a través del cual viajen las ondas sonoras.medio a través del cual viajen las ondas sonoras.

• La La velocidad del sonidovelocidad del sonido varía también ante los varía también ante los cambios de cambios de temperaturatemperatura del medio. Esto se debe del medio. Esto se debe a que un aumento de la temperatura se traduce a que un aumento de la temperatura se traduce en un aumento de la frecuencia con que se en un aumento de la frecuencia con que se producen las interacciones entre las partículas producen las interacciones entre las partículas que transportan la vibraciónque transportan la vibración

• , y este aumento de actividad hace aumentar la , y este aumento de actividad hace aumentar la velocidad.velocidad.

• La velocidad del sonido en el La velocidad del sonido en el aireaire (a una temperatura de 20 (a una temperatura de 20 °C°C) es de 344,2 ) es de 344,2 mm//ss. Si deseamos obtener la equivalencia . Si deseamos obtener la equivalencia en kilómetros por hora podemos determinarla mediante la en kilómetros por hora podemos determinarla mediante la siguiente conversión física: siguiente conversión física:

• Velocidad del sonido en el aire [km/hr) = (343m Velocidad del sonido en el aire [km/hr) = (343m /1s)*(3600s/1hr)*(1km/1000m) Velocidad del sonido en el /1s)*(3600s/1hr)*(1km/1000m) Velocidad del sonido en el aire = 1.234,8 aire = 1.234,8 kmkm//hh..

• En el aire, a 0 °C, el sonido viaja a una velocidad de 331 En el aire, a 0 °C, el sonido viaja a una velocidad de 331 m/s y si sube en 1 °C la temperatura, la velocidad del m/s y si sube en 1 °C la temperatura, la velocidad del sonido aumenta en 0,6 m/s. sonido aumenta en 0,6 m/s.

• En el En el aguaagua (a 25 °C) es de 1.493 m/s. (a 25 °C) es de 1.493 m/s. • En la En la maderamadera es de 3.900 m/s. es de 3.900 m/s. • En el En el hormigónhormigón es de 4.000 m/s. es de 4.000 m/s. • En el En el aceroacero es de 5.100 m/s. es de 5.100 m/s. • En el En el aluminioaluminio es de 6.400 m/s es de 6.400 m/s

• Se denomina Se denomina explosión sónicaexplosión sónica, , boom sónicoboom sónico o o estampido sónicoestampido sónico al componente audible de la al componente audible de la onda de choqueonda de choque provocada por un objeto cuando provocada por un objeto cuando sobrepasa la velocidad sobrepasa la velocidad Mach 1Mach 1. Se observa con . Se observa con frecuencia en aviones militares, aunque también lo frecuencia en aviones militares, aunque también lo pueden provocar aviones civiles, como el ya pueden provocar aviones civiles, como el ya retirado de servicio retirado de servicio ConcordeConcorde, capaz de alcanzar , capaz de alcanzar Mach 2,03Mach 2,03, o la , o la Lanzadera espacialLanzadera espacial, que llega a , que llega a Mach 27. El fenómeno se relaciona con el Mach 27. El fenómeno se relaciona con el efecto efecto DopplerDoppler, el cual describe los cambios en la , el cual describe los cambios en la frecuencia percibida por un observador cuando frecuencia percibida por un observador cuando éste o la fuente emisora de sonido se encuentra en éste o la fuente emisora de sonido se encuentra en movimiento. movimiento.

• La explosión sónica sucede porque, al ser La explosión sónica sucede porque, al ser la velocidad de la fuente próxima a Mach la velocidad de la fuente próxima a Mach 1, los frentes de onda que genera 1, los frentes de onda que genera comienzan a solaparse el uno contra el comienzan a solaparse el uno contra el otro. Si la velocidad de la fuente supera la otro. Si la velocidad de la fuente supera la velocidad del sonido se producirá una velocidad del sonido se producirá una "conificación" de las ondas detrás de ella. "conificación" de las ondas detrás de ella. En el caso del avión caza, el piloto no En el caso del avión caza, el piloto no puede oír esa explosión ni el ruido del puede oír esa explosión ni el ruido del motor viajando por el aire, ya que éste es motor viajando por el aire, ya que éste es dejado atrás por el avión. La siguiente dejado atrás por el avión. La siguiente imagen ilustra las 3 situaciones.imagen ilustra las 3 situaciones.

• necesario subirse a un avión caza para producir un necesario subirse a un avión caza para producir un sonic sonic boomboom. Si se toma una toalla y se sacude rápidamente . Si se toma una toalla y se sacude rápidamente una de sus puntas, podrá producir un mini estruendo una de sus puntas, podrá producir un mini estruendo sónico, aunque una toalla en reposo no sea un sónico, aunque una toalla en reposo no sea un generador natural de sonidos. Es la "explosión" sónica generador natural de sonidos. Es la "explosión" sónica que produce el latigazo de la misma a alta velocidad lo que produce el latigazo de la misma a alta velocidad lo que producirá una onda de choque. La onda de choque que producirá una onda de choque. La onda de choque se expande alrededor del objeto que lo produce, pero en se expande alrededor del objeto que lo produce, pero en direcciones contrarias de donde se produjo.direcciones contrarias de donde se produjo.

• En un circo, el domador de animales puede utilizar un En un circo, el domador de animales puede utilizar un látigo, cuyo movimiento puede ser más rápido (casi látigo, cuyo movimiento puede ser más rápido (casi siempre) que la velocidad del sonido. Esto también siempre) que la velocidad del sonido. Esto también produce un estruendo sónico en miniatura. Las ondas de produce un estruendo sónico en miniatura. Las ondas de aire de alta velocidad resultantes producen ese aire de alta velocidad resultantes producen ese estruendo de sonido o estallido.estruendo de sonido o estallido.

• Si el latigazo se produce sobre una superficie Si el latigazo se produce sobre una superficie sucia o polvorienta, la onda de choque provocará sucia o polvorienta, la onda de choque provocará un levantamiento del polvo que está alrededor un levantamiento del polvo que está alrededor del origen de la onda. Estos estallidos sónicos del origen de la onda. Estos estallidos sónicos "hechos en casa" producen un fenómeno "hechos en casa" producen un fenómeno conocido como onda de choque.conocido como onda de choque.

• CURIOSIDADESCURIOSIDADES• El popular personaje de los juegos de Sega El popular personaje de los juegos de Sega

llamado Sonic hace referencia con su nombre al llamado Sonic hace referencia con su nombre al fenómeno fenómeno sonic boomsonic boom, ya que el personaje en los , ya que el personaje en los juegos es tan rápido que él también puede juegos es tan rápido que él también puede romper la barrera del sonidoromper la barrera del sonido