Onda de choque

Published On Aug-05-2017

Transcripción

Rayo y trueno son dos fenómenos desfasados en el tiempo, debido a la diferencia de velocidades entre la luz y el sonido. La luz recorre trescientos mil kilómetros en un segundo, mientras que en ese mismo tiempo el sonido recorre apenas trescientos metros. El rayo es una descarga eléctrica que genera luz, mientras que el trueno es el sonido producido por un gran pulso de presión, generado en el sitio donde ocurre la descarga. Por esta razón, primero vemos el rayo y tiempo más tarde escuchamos el sonido. La diferencia en tiempo depende de la distancia a la que estemos del lugar donde cayó el rayo.

Como ya sabemos, de los experimentos de Doppler se concluyó que cuando una fuente sonora se acerca a un observador en reposo, la frecuencia aumenta; pero, además, se eleva a valores infinitamente grandes cuando esta velocidad iguala a la velocidad del sonido, lo cual hace que el sonido emitido sea inaudible.

Sin embargo, la presión generada por la superposición de las ondas que se están produciendo a una frecuencia tan alta, da lugar a una onda en forma de cono de presión llamada onda de choque, como se muestra en la siguiente figura:

Figura 14.7. Formación de una onda de choque en un avión a reacción

Si la fuente sonora llega a superar la velocidad del sonido, este cono queda detrás de la fuente y se propaga a la velocidad del sonido, produciendo un efecto inusual en el observador: él verá al objeto primero y escuchará el sonido generado por la onda de presión un rato más tarde. Este fenómeno se da en los aviones a reacción que superan la velocidad del sonido.

El cambio abrupto de presión en el aire crea un fenómeno de condensación del vapor de agua que da lugar a una nube en forma cónica, generada a partir del momento que se supera la velocidad del sonido, tal como vemos en la imagen:

Figura 14.8. Nube cónica

Las ondas de choque no son exclusivas de los aviones: también son producidas en diferentes fenómenos, algunos naturales y otros artificiales: el trueno que escuchamos después de un rayo o centella es producto de una onda de choque generada por una carga eléctrica que se mueve a una velocidad superior al sonido; el sonido de un látigo cuando es sacudido por un fuerte movimiento causa que la punta se mueva a una velocidad superior a la velocidad del sonido. Las ondas de choque fueron observadas por primera vez por el físico austríaco Ernst Mach al estudiar las fotografías de una bala.

En consecuencia, las ondas de choque que estudiamos en este video se deben a cambios abruptos de presión producidos por objetos que superan la velocidad del sonido.

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