Boom Sónico

Arco de Choque

Arco de Choque generado en torno a un avión moviéndose a 343m/s.

El boom sónico o o explosión sónica es un fenómeno acústico, esto sucede cuando un objeto en movimiento supera la barrera del sonido. Lo que llama la atención de este efecto es que no solo es acústico si no también se puede apreciar visualmente cuando el objeto viaja alrededor de los 340 m/s (1234.8 km/h).

Para entenderlo mejor  veremos las cuatro fases que intervienen en la formación de este efecto. Para ello supondremos que la barrera del sonido en el aire se produce a 343 m/s (1234,8Km/h) que es la velocidad del sonido a 23 ºC de temperatura:

  • Fase 1 – Velocidad subsónica menor a  343 m/s: Un objeto en movimiento produce energía que se distribuye a través del aire en forma de ondas de presión.  Este sería el estado habitual de cualquier objeto  en movimiento por debajo de la velocidad de sonido. Lo mismo sucede en el caso de un avión en movimiento.
  • Fase 2 –Velocidad próxima a 343 m/s: Ahora suponemos que el avión acelera de la velocidad subsónica hasta alcanzar casi la velocidad del sonido: 343 m/s. En este caso las ondas de presión producidas tienden a sumarse en un mismo punto ya que  las ondas emitidas en instantes anteriores se suman a las producidas en el instante actual haciendo que la energía sonora se vaya acumulando progresivamente en el frente del objeto. La acumulación de energía sonora hace que la presión aumente gradualmente conforme se alcanza la velocidad del sonido.
  • Fase 3 – Velocidad del sonido = 343 m/s,: Este es el momento en el que el objeto iguala la velocidad del sonido. La acumulación de energía sonora en el frente es liberada rápidamente (a esta liberación energética se le llama también onda de choque)  haciendo que se produzca un cambio brusco de presión que, al igual que cuando descorchamos una botella de champán, produce una  condensación del aire en forma de cono de vapor de agua acompañado de un fuerte estallido (boom sónico o explosión sónica). Esta fase suele durar hasta 1 segundo.
Al momento en el que un objeto alcanza la velocidad del sonido en un fluido se le conoce como Mach 1.  Los múltiplos de esta velocidad son los números Mach 2,3,4,… y se calculan como el cociente entre la velocidad del objeto y la velocidad del sonido en ese fluido.
  • Fase 4 – Velocidad supersónica mayor a 343 m/s: En este punto el objeto va a mayor velocidad que el sonido. Debido a esto el sonido se propaga en forma de cono de manera similar a la que lo hacen las ondas producidas por un barco en la cola del mismo.

El siguiente esquema muestra estas 4 fases :

Sonic Boom, Estallido Sónico Explosión Sónica
En realidad en el caso del ejemplo del avión se producen 2 boom sónicos: uno en la nariz del avión y otro en la cola. Un oyente escuchará 2 estallidos sónicos cada vez aunque en ocasiones sólo se distinga uno al producirse estos prácticamente al mismo tiempo.
Fuente: http://www.ingenieriaacusticafacil.com/
Autor: Matías Hernández Van Waes
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