Número de Mach
De Laplace
Contenido |
1 Introducción
Cuando se estudia el efecto Doppler para el caso de una fuente en movimiento se encuentra que los frentes d eonda se acumulan por la proa del emisor, mientras se enrarecen por su popa.
Esto equivale a que la longitud de onda se reduce por delante del emisor (y crece por la parte trasera). Puesto que la amplitud de las oscilaciones en la presión es inversamente proporcional a la longitud de onda, para una amplitud de oscilación constante
Esto quiere decir que si el emisor es, por ejemplo, una aeronave, se producen ondas de presión de amplitud creciente en su proa, llegando (teóricamente) esta amplitud a infinito cuando la longitud de onda se reduce a cero, lo que ocurrirá cuando la velocidad de la fuente iguale a la del sonido. Estas ondas de presión de gran amplitud pueden dañar seriamente la estructura de la nave, por lo que se dice que el avión se encuentra frente a la barrera del sonido.
Cuando se supera esta velocidad la fuente se mueve más rápido que los frentes de onda, de forma que estos van quedando por detrás. El conjunto de los frentes ocupa una región cuya envolvente es un cono (Cono de Mach) cuya apertura depende de la velocidad de la fuente.
2 Número de Mach
El parámetro que determina el comportamiento de la aeronave es el Número de Mach
siendo vs la velocidad de la fuente respecto al aire y c la velocidad del sonido, que en aire seco a 20°C es de 343 m/s (1235 km/h).
Dependiendo del valor del número de Mach, tenemos una clasificación elemental para el movimiento de una fuente puntual en diferentes regímenes:
| 
| 
|
| Ma < 1(vs < c) | vs = c | vs > c |
| Subsónico | Sónico | Supersónico |
|---|
Para el caso del vuelo de una aeronave la calsificación es un poco más elaborada:
| Ma | <1.0 | 0.8−1.2 | 1.0 | 1.0−5.0 | >5.0 |
| Régimen | Subsónico | Transónico | Sónico | Supersónico | Hipersónico |
|---|
La razón de que no haya una clasificación sencilla en subsónico/supersónico es que una aeronave no es un objeto puntual, y su velocidad respecto al aire que la rodea varía de punto a punto de la aeronave, de forma que es perfectamente posible que las alas se encuentren en régimen supersónico mientras que el fuselaje está en régimen subsónico. Además, la mecánica del vuelo es diferente dependiendo de cuánto mayor que la velocidad del sonido es la velocidad de la nave
