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Aeronaves que voam mais rápido que Mach 1 precisam de um projeto especializado para lidar com a turbulência.
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Se você perguntasse a alguém que estava passando por você em Mach 1 a que velocidade ele estava indo, ele não responderia. Porque eles não te ouviram. Viajar a Mach 1 é viajar à velocidade do som, então sua pergunta não seria capaz de alcançá-la.
Então, quão rápida é a velocidade do som? Responder a essa pergunta revela algumas verdades bastante interessantes sobre o mundo físico e, em particular, sobre como funciona o som.
O que é isso?
Para realmente entender o que Mach 1 significa, é útil entender as características que ele representa. O que chamamos de som é uma perturbação mecânica que atravessa camadas de ar. O som se origina quando algo começa a vibrar, seja a pele de um tambor atingido por uma baqueta ou as cordas vocais do seu gato enquanto ele mia para ser alimentado. Essa vibração empurra o próximo, que empurra o próximo e assim por diante. Quando a onda de pressão resultante atinge seu ouvido, seu cérebro interpreta como som .
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Ouça isto: o que percebemos como som é o efeito da vibração do ar contra nossos tímpanos.
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Como o som viaja através de um meio físico, sua velocidade é afetada pelas propriedades físicas desse meio. No ar , por exemplo, uma onda sonora é transmitida por moléculas de gás que se chocam umas com as outras. Quanto mais quente o ar, mais rápido as moléculas se movem e mais rápido é a velocidade do som. A uma temperatura de 32 graus F, o som viaja cerca de 741 quilômetros por hora. A 85 graus F, a velocidade do som é de cerca de 780 mph. Você pode determinar a velocidade do som em várias temperaturas usando a Calculadora de Velocidade do Som do Serviço Meteorológico Nacional .
O som viaja em velocidades diferentes em diferentes tipos de gases. Por exemplo, a velocidade do som a 32 graus F é de 707 mph em oxigênio puro e 2.158 mph em hélio. Ele também se move em velocidades diferentes em líquidos e sólidos: 3.241 mph em água salgada a 32 graus, por exemplo, e 11.250 mph em alumínio laminado.
O que significa Mach 1?
Então, agora você sabe que não existe uma “velocidade do som” absoluta. Isso significa que “Mach 1” não é uma velocidade absoluta, mas relativa. “Mach 1” significa mover-se à velocidade do som, seja ela qual for, de acordo com as condições locais. Portanto, para um avião viajando não está a 85 graus F, Mach 1 seria 780 mph. Para outro avião que voa a 32 graus, Mach 1 é de 741 mph. Algum objeto estranho de ficção científica voando através de uma atmosfera de hélio precisaria ultrapassar 3.200 km/h para atingir Mach 1. O número Mach é calculado dividindo a velocidade atual de um objeto pela velocidade do som naquele local. Portanto, um objeto voando com o dobro da velocidade do som é Mach 2. Três vezes é Mach 3 e assim por diante.
O sistema de numeração Mach leva o nome do físico austríaco Earnst Mach, que circulou o conceito em 1887. Somente em 1947 o primeiro ser humano voa a Mach 1 . Esse foi o ano em que o piloto da Força Aérea dos EUA, Chuck Yeager, voando sozinho no 8º voo de teste de uma aeronave experimental, atingiu a velocidade de Mach 1,06. Em 1959, as aeronaves subsequentes atingiram Mach 5.
O que acontece quando você quebra a barreira do som?
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Voar mais rápido que Mach 1 ondas cria de choque chamadas estrondos sônicos.
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O avião Yeager não foi o primeiro objeto feito pelo homem a viajar mais rápido que o som. As balas de canhão fizeram isso, as balas também. E até o estalo de um chicote é causado pelo movimento da ponta tão rápido. Mas as dificuldades de criar uma aeronave que pudesse viajar tão rapidamente levaram à ideia de uma metafórica “barreira do som” que tinha de ser ultrapassada. O que realmente acontece é que, à medida que uma aeronave se aproxima de Mach 1, as ondas de pressão que ela cria não conseguem ultrapassar o próprio avião. Isso causa arrasto e ondas de choque na aeronave, dificultando seu controle. O avião de Yeager teve que ser modificado para neutralizar isso. Quando um objeto voador atinge e ultrapassa Mach 1, as ondas de pressão se combinam em ondas de choque que são ouvidas como estrondos sônicos semelhantes a explosões. Uma nave voando mais rápido que a velocidade do som gera vários estrondos sonoros ao longo de sua trajetória de vôo.
Um objeto que se move mais lentamente que a velocidade do som é chamada subsônica . Voar na velocidade do som ou próximo a ela é definido como vôo transônico . Velocidades entre Mach 1 e Mach 5 são chamadas supersônicas . As velocidades superiores a essa – o vaivém espacial, por exemplo, reentrada na atmosfera terrestre a Mach 25 – são designadas como hipersónicas .
Alguns objetos que foram impulsionados para Mach 1 e além incluem:
Thrust SSC, o primeiro carro a quebrar a barreira do som: 763 mph, Mach 1 (através do Guinness Book of World Records )
Aeronave SR-71 Blackbird , mais de 2.000 mph, Mach 3
Trenó-foguete da Força Aérea : 6,433 mph, Mach 8,35
Aeronave hipersônica não tripulada NASA X-43A : 7.000 mph, Mach 9
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