La barrera del sonido es un fenómeno físico que se refiere a la velocidad límite a la que un objeto puede moverse en un medio determinado sin superar la velocidad del sonido en ese medio. Varía según las condiciones ambientales, como la temperatura y la altitud. Muchas personas se han interesado por este tema durante mucho tiempo.
Por ello, vamos a dedicar este artículo a contarte qué es la barrera del sonido, sus características e importancia.
Características principales
Cuando un objeto se mueve a una velocidad igual o inferior a la del sonido, las ondas sonoras que emite pueden propagarse por el medio sin problemas. Sin embargo, cuando el objeto comienza a moverse más rápido que la velocidad del sonido, se produce una acumulación de ondas sonoras frente al objeto en movimiento.
Esta acumulación de ondas genera una alta presión en la región denominada «onda de choque». La onda de choque es una concentración de energía que se forma alrededor del objeto cuando alcanza o supera la velocidad del sonido.
Cuando un objeto atraviesa la barrera del sonido, se produce un evento conocido como «boom sónico». Este evento se caracteriza por un ruido fuerte y distintivo, similar a una explosión o un trueno. El boom sónico se origina debido a la liberación repentina de la energía acumulada en la onda de choque a medida que el objeto la atraviesa.
Es importante destacar que el boom sónico no es perjudicial en sí mismo, pero puede generar molestias para las personas que se encuentran en tierra. Debido a esto, muchas áreas tienen regulaciones y restricciones sobre el vuelo de aeronaves supersónicas cerca de zonas pobladas.
Algo de historia
Retrocedamos unos años. Durante la Segunda Guerra Mundial, el mundo de la aviación se revolucionó con el desarrollo de los primeros motores a reacción. Estos aviones son capaces de volar más alto y más rápido. Aunque se desarrollase la tecnología, nada parecía que pudiera mejorar la velocidad hasta que se conoció la barrera del sonido.
Rápidamente se dieron cuenta de que por muy potentes que fueran los nuevos motores, no podrían acercarse a la velocidad del sonido: por un lado, perderían potencia a medida que los motores se acercaran a Mach 1, y por otro lado, debido a la onda de choque. En ese momento se creía que la velocidad del sonido era insuperable, físicamente insuperable. De ahí el nombre de «barrera del sonido».
En octubre de 1947, el primer avión en romper la barrera del sonido fue el X-1 experimental, que fue diseñado específicamente para ello. Además, fue el primer avión en Estados Unidos dedicado a la investigación en el campo de la aeronáutica y sentó un precedente, dando como resultado un inventario de más de 50 “X-planes”.
Curiosamente, la primera persona en volar más rápido que Mach 1 fue Chuck Yeager, un ex piloto de la USAF que ganó numerosos premios por su combate aéreo durante la Segunda Guerra Mundial. El X-1 demostró que la velocidad supersónica es físicamente posible.
Ondas de choque y barrera del sonido
Para entender el aumento exponencial de la resistencia aerodinámica, se debe entender lo que son las ondas de choque. Este fenómeno ocurre debido a cambios dramáticos en la presión del aire. Aquí hay un ejemplo simple: si tiene un balde lleno de agua, abre la palma de la mano y golpea el agua con fuerza, escucharás un fuerte «plop plop». Si repites el experimento pero solo tocas con la punta de los dedos, no solo no te dolerá, sino que no escucharás ningún sonido fuerte.
La razón es que se cubre una gran área con la mano y las partículas de agua en el área de impacto no tienen espacio ni tiempo para «alejarse», por lo que el agua da una sensación de «endurecimiento». Cuando haces lo mismo con los dedos, el agua se adapta al impacto y se deposita alrededor de tus dedos sin ruido ni dolor.
Lo mismo sucede con el aire: al volar a velocidades subsónicas, el aire tiene tiempo de moverse y tomar la forma del avión que lo atraviesa. Durante el vuelo supersónico, el avión «golpeaba» irrevocablemente el aire, creando enormes cambios de presión. Esto se conoce como onda de choque y es responsable del espectacular aumento de la resistencia aerodinámica. Entonces, todos los aviones supersónicos siguen el mismo patrón: un fuselaje delgado, alas en flecha y un morro muy afilado.
Mitos y verdades de la barrera del sonido
Son muchos los mitos que hay alrededor de la barrera del sonido. Vamos a analizar algunos de ellos con la verdad por delante:
Mito: Si un objeto supera la barrera del sonido, explotará.
Verdad: No es cierto. Aunque el paso de un objeto a través de la barrera del sonido puede generar un boom sónico, esto no implica que el objeto explote. La estructura del objeto está diseñada para soportar las fuerzas generadas durante este proceso.
Mito: La barrera del sonido es una pared física.
Verdad: La barrera del sonido no es una barrera física sólida. Es un término que describe la velocidad a la cual las ondas sonoras se acumulan y generan una onda de choque. Es un fenómeno relacionado con la propagación del sonido en un medio específico.
Mito: Los aviones supersónicos siempre rompen la barrera del sonido al volar.
Verdad: No es necesario que un avión supersónico rompa constantemente la barrera del sonido. Los aviones supersónicos pueden volar tanto por debajo como por encima de la velocidad del sonido, dependiendo de las condiciones y los objetivos de vuelo. Solo cuando superan la velocidad del sonido se genera un boom sónico.
Mito: El boom sónico es peligroso para las personas en tierra.
Verdad: El boom sónico en sí mismo no es peligroso. Sin embargo, puede ser molesto y perturbador para las personas que se encuentran en tierra. El ruido fuerte y repentino puede causar molestias e interrupciones en áreas residenciales y urbanas, lo que ha llevado a la imposición de regulaciones y restricciones sobre los vuelos supersónicos cerca de zonas pobladas.
Mito: Solo los aviones pueden romper la barrera del sonido.
Verdad: Aunque los aviones son los medios de transporte más comunes asociados con la barrera del sonido, no son los únicos que pueden superarla. Otros vehículos, como cohetes, misiles y proyectiles, también pueden romper la barrera del sonido cuando alcanzan velocidades supersónicas.
Espero que con esta información puedan conocer más sobre la barrera del sonido y sus características.