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Como o fenômeno surpreendente do Sonic Boom realmente funciona?

Como o fenômeno surpreendente do Sonic Boom realmente funciona?

Os humanos são obcecados por velocidade há anos. Eles estão descobrindo maneiras de viajar mais rápido, o que levou a muitas invenções que vemos hoje, incluindo aeronaves de alta velocidade.

Foi esse fascínio pela velocidade para os humanos que desencadeou um piloto militar americano, Chuck Yeager, a testar a velocidade de uma aeronave na qual conseguiu viajar 428 m / s, quebrando a barreira do som pela primeira vez e viajando mais rápido que a velocidade do som .

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Quando um objeto viaja igual ou mais rápido que a velocidade do som, ele produz uma onda de choque chamada Sonic Boom, que pode ser ouvida como um trovão ou um grande estrondo das pessoas no chão.

Quando uma aeronave está viajando pelo ar, ela produz ondas sonoras. As ondas sonoras produzidas na frente do ar são comprimidas conforme a aeronave se move mais rápido.

Quanto mais rápido a aeronave se move, mais próximas essas ondas se aproximam. Contanto que a velocidade do objeto não ultrapasse a velocidade do som, que é 340,29 m / s, as ondas não irão colidir umas com as outras.

Mas quando o objeto está viajando mais rápido do que a velocidade do som, as ondas sonoras produzidas não podem se mover umas das outras, pois a velocidade está além da do som - colidindo assim umas com as outras. Esse é o objeto que emite a onda está viajando mais rápido do que as próprias ondas.

Isso faz com que as ondas se forcem ou se combinem em uma única onda de choque viajando a uma velocidade crítica conhecida como 'Mach 1' e tem um valor aproximado de 1.235 km / h. Então, um "boom" é ouvido devido a essa compressão das ondas sonoras. Estes são chamados de estrondos sônicos.

Isso gera uma grande quantidade de energia sonora, fazendo assim um som semelhante ao de um trovão em nossos ouvidos. De acordo com a NASA, um estrondo sônico acontece quando o ar reage como um fluido a objetos supersônicos e à força criada por objetos empurrando as moléculas de ar enquanto viajam pelo ar formando uma onda de choque, que é como um barco quebrando na água.

Os booms podem continuar até onde o objeto está se movendo em velocidade supersônica. As ondas são formadas em uma forma cônica atrás do objeto.

Quando o observador se cruza na posição dessa região cônica, ele experimenta o boom. Para a pessoa dentro da aeronave, o som parece vir de trás do avião porque o som ouvido foi emitido pelo avião alguns segundos antes. O avião está voando à frente de seu som.

Existe também uma variação de pressão no nariz e na cauda da aeronave. O perfil de sobrepressão é experimentado devido a isso, conhecido como onda N devido ao seu formato. Portanto, uma aeronave supersônica também pode ter "boom duplo".

O boom é gerado continuamente enquanto a aeronave for supersônica. Um caminho estreito no solo é gerado ao longo da trajetória de voo da aeronave, conhecido como "tapete de boom".

O tamanho de uma explosão sônica depende do tamanho e peso da aeronave. A intensidade do estrondo sônico é baseada no comprimento da aeronave e sua área de seção transversal, enquanto sua forma depende da turbulência do ar local perto do solo.

A direção na qual o boom sônico viaja e a força das ondas de choque geradas pela compressão das ondas sonoras são influenciadas pelo vento, velocidade, direção e também pela temperatura e pressão do ar.

A intensidade da barreira pode ser medida em libras por pé quadrado (psf) de pressão do ar. É a quantidade de pressão que aumenta em relação à pressão normal ao nosso redor (2.116 psf / 14,7 psi).

E na medição da sobrepressão de um libra, não há previsão de danos a nenhuma estrutura. Aeronaves supersônicas voando em altitude operacional normal têm sobrepressões medidas de 1 a 2 psf.

Os estrondos causados ​​por grandes aeronaves supersônicas podem ser altos, chamando a atenção das pessoas, e os animais podem se incomodar com seu som. Barreiras fortes também podem causar danos menores às estruturas do edifício.

Edifícios em boas condições podem suportar ondas de choque de até 11 psf sem causar nenhum dano. No entanto, uma onda de choque de menos de dois psf terá uma chance menor de afetar estruturas históricas e edifícios em mau estado.

Se a sobrepressão aumenta, as chances de danos estruturais e de reação pública mais forte também aumentam. Os testes demonstraram que as estruturas em bom estado não foram danificadas por sobrepressões de até 11 psf, o que significa que depende do estado das estruturas do edifício se é afetado ou não.

Um estrondo sônico é considerado um problema para voos supersônicos. Para mitigar os problemas associados a um estrondo sônico, há pesquisas significativas em andamento. Recentemente, a NASA assinou um contrato com a Lockheed Martin Aeronautics Company de Palmdale para testar um avião que pode viajar com um estrondo sônico silencioso.

Isso pode permitir que eles tenham permissão para voar os voos supersônicos sobre a terra sem causar qualquer perturbação às pessoas. O primeiro voo está programado para 2021.

Pelo contrato, as obras terão início de 2 de abril até 31 de dezembro de 2021. A aeronave experimental é conhecida como X-plane.

A NASA diz que o avião estará viajando em altas velocidades de cerca de 940 mph e em vez do estrondo sônico, o som gerado será apenas o da porta de um carro fechando que é de 75 (PLdB), que não será perceptível para as pessoas .

A demonstração é chamada Low Boom Flight Demonstration (LBFD) e o projeto é chamado de projeto de aeronave QueSST (Quiet Supersonic Transport). O voo LBFD usará o motor General Electric F414 existente e não haverá grandes alterações em relação a outros voos supersônicos.

Em meados de 2020, o projeto estará pronto de acordo com o contrato, e a NASA estará voando com o avião-X sobre as cidades dos EUA. Eles visam coletar as respostas das pessoas e usar esses dados para fazer as mudanças necessárias nas regras de voos supersônicos sobre a terra.


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