Barrera del sonido

1. PRESENTADO POR:PRESENTADO POR:
DIANA MARCELA AYALADIANA MARCELA AYALA
1102 JM1102 JM

2. •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 supersónicavelocidad supersónica
. .

3. •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 otros (así como otros
problemas no relacionados) al volar a grandes problemas no relacionados) al volar a grandes
velocidades, y cayó en desuso en los velocidades, y cayó en desuso en los años 1950años 1950, ,
cuando los aviones empezaron a romper esa cuando los aviones empezaron a romper esa
barrera normalmente.barrera 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 lugar convierte en un fluido compresible, dando lugar
a una resistencia mayor.a una resistencia mayor.

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

5. • De manera que para De manera que para
atravesar la barrera del atravesar la barrera del
sonido sería suficiente sonido sería suficiente
con disponer de mayor con disponer de mayor
propulsión y mejor propulsión y mejor
aerodinámicaaerodinámica para vencer para vencer
ese punto máximo de ese punto máximo de
resistencia. Con la resistencia. Con la
introducción de nuevas introducción de nuevas
formas de ala que formas de ala que
disminuyen la resistencia, disminuyen la resistencia,
y los 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 con rápido que el sonido con
relativa facilidad.relativa facilidad.

6. •Charles Elwood YeagerCharles Elwood Yeager fue el primer hombre en fue el primer hombre en
atravesar oficialmente la barrera del sonido, el atravesar oficialmente la barrera del sonido, el
14 de octubre14 de octubre de de 19471947, volando con el avión , volando con el avión
experimental experimental Bell X-1Bell X-1 a velocidad a velocidad MachMach 1 y a 1 y a
una altitud de 45.000 pies.una altitud de 45.000 pies.
•Pero esto no fue fácil, para lograr esta hazaña Pero esto no fue fácil, para lograr esta hazaña
murieron 18 pilotos murieron 18 pilotos
•Sin embargo, Sin embargo, Hans Guido MutkeHans Guido Mutke afirmaba haber afirmaba haber
atravesado la barrera del sonido antes que atravesado la barrera del sonido antes que
Yeager, el Yeager, el 9 de abril9 de abril de de 19451945, en un , en un
Messerschmitt Me 262Messerschmitt Me 262, aunque no existen , aunque no existen
pruebas científicas de este logro.pruebas científicas de este logro.

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

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

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

10. BARRERA
DEL
SONIDO
RUPTURA
BARRERA DEL
SONIDO
VELOCIDAD
DEL
SONIDO
EXPLOSION
SONICA

11. •El fenómeno se presentó cuando un avión alcanzó una El fenómeno se presentó cuando un avión alcanzó una
velocidad mas rápida que el sonido, esto significa ir a velocidad mas rápida que el sonido, esto significa ir a
más de 340 metros por segundo.más de 340 metros por segundo.
•A esta velocidad las ondas sonoras emitidas no pueden A esta velocidad las ondas sonoras emitidas no pueden
precederlo y se acumulan, lo que hace que la presión precederlo y se acumulan, lo que hace que la presión
pueda acabar en un pequeño estallido.pueda acabar en un pequeño 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 efecto sobrepasar los límites normales se provocó un efecto
similar al de un temblor de tierra en todo el casco similar al de un temblor de tierra en todo el casco
urbano. Cuando el avión sobrevoló la población se urbano. Cuando el avión sobrevoló la población se
percibió como un estallido lejano que hizo vibrar los percibió como un estallido lejano que hizo vibrar los
cristales de los edificios. pasar por una pequeña ciudad.cristales de los edificios. pasar por una pequeña ciudad.

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

14. •La velocidad del sonido varía dependiendo del medio a La velocidad del sonido varía dependiendo del medio a
través del cual viajen las ondas sonoras.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 a que del medio. Esto se debe a que
un aumento de la temperatura se traduce en un un aumento de la temperatura se traduce en un
aumento de la frecuencia con que se producen las aumento de la frecuencia con que se producen las
interacciones entre las partículas que transportan la interacciones entre las partículas que transportan la
vibraciónvibración
•, y este aumento de actividad hace aumentar la , y este aumento de actividad hace aumentar la
velocidad.velocidad.

15. •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 ) es
de 344,2 de 344,2 mm//ss. Si deseamos obtener la equivalencia en kilómetros . Si deseamos obtener la equivalencia en kilómetros
por hora podemos determinarla mediante la siguiente conversión por hora podemos determinarla mediante la siguiente conversión
física: 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 aire = 1s)*(3600s/1hr)*(1km/1000m) Velocidad del sonido en el aire =
1.234,8 1.234,8 kmkm//hh..
•En el aire, a 0 °C, el sonido viaja a una velocidad de 331 m/s y si 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 sonido aumenta en sube en 1 °C la temperatura, la velocidad del sonido aumenta en
0,6 m/s. 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

16. •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 retirado de pueden provocar aviones civiles, como el ya retirado de
servicio servicio ConcordeConcorde, capaz de alcanzar , capaz de alcanzar Mach 2,03Mach 2,03, o la , o la
Lanzadera espacialLanzadera espacial, que llega a Mach 27. El fenómeno se , que llega a Mach 27. El fenómeno se
relaciona con el relaciona con el efecto efecto DopplerDoppler, el cual describe los , el cual describe los
cambios en la frecuencia percibida por un observador cambios en la frecuencia percibida por un observador
cuando éste o la fuente emisora de sonido se encuentra cuando éste o la fuente emisora de sonido se encuentra
en movimiento. en movimiento.

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

19. •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 En un circocirco, el domador de animales puede utilizar un , el domador de animales puede utilizar un
látigolátigo, cuyo movimiento puede ser más rápido (casi , 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 produce un estruendo sónico en miniatura. Las ondasondas de 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.

20. •Si el latigazo se produce sobre una superficie sucia o Si el latigazo se produce sobre una superficie sucia o
polvorienta, la onda de choque provocará un polvorienta, la onda de choque provocará un
levantamiento del polvo que está alrededor del origen de levantamiento del polvo que está alrededor del origen de
la onda. Estos estallidos sónicos "hechos en casa" la onda. Estos estallidos sónicos "hechos en casa"
producen un fenómeno conocido como producen un fenómeno conocido como onda de choqueonda de choque..
•CURIOSIDADESCURIOSIDADES
•El popular personaje de los juegos de El popular personaje de los juegos de SegaSega llamado llamado
SonicSonic hace referencia con su nombre al fenómeno hace referencia con su nombre al fenómeno sonic sonic
boomboom, ya que el personaje en los juegos es tan rápido , ya que el personaje en los juegos es tan rápido
que él también puede romper la barrera del sonidoque él también puede romper la barrera del sonido