Boom Sónico u Onda de choque


¿Qué ocurre cuando un avión rompe la barrera del sonido?


 

En la animación de la izquierda tenemos una avión que viaja 1.5 veces más rápido que el sonido. El sonido que genera la turbina cada 100 metros, está representado por las líneas rojas.

Alguien situado en tierra oiría el sonido generado cuando el avión pasa por encima de su cabeza, antes que el sonido generado con anterioridad.

 

La gráfica representa la integración numérica en intervalos de 0.25 segundos del nivel sonoro desde la llegada del primer rayo. En el primer segundo llegan muchos rayos. Los rayos que llegan en el primer segundo, son los que se generan cuando el avión está encima del receptor, los cuales tienen mayor nivel sonoro que los que se generan en los extremos. El sonido se ha sintetizado según este criterio.

En la animación de la izquierda el avión viaja a la misma velocidad que el sonido. En esta situación se produce lo que se denomina Boom supersónico u onda de choque. Es como si el sonido se fuese acumulando por viajar a la misma velocidad que la fuente que lo genera.

Como se aprecia en la animación, en un pequeño diferencial de tiempo son muchos los rayos que llegan al receptor en tierra.

 

En la gráfica de la integración numérica para este caso, se aprecia como los rayos se distribuyen mas uniformemente en función del tiempo. El nivel máximo es 7 dB menor que en el caso anterior. Esta redución del nivel máximo es debida a dos factores, el primero ya comentado (la distribución más uniforme de los rayos), la segunda y más importante, el nivel de ruido generado por el avión es función de la velocidad y en este caso la velocidad es menor.

En la animación de la izquierda el avión viaja a la mitad de velocidad que el sonido. En esta situación llega el sonido al receptor en el orden secuencial dado por su generación. Es decir, el primer sonido generado es tambien el primero en llegar al receptor y así sucesivamente.

 

En la gráfica de la integración numérica para este caso, se aprecia como el nivel en función del tiempo tiene un máximo para un tiempo posterior a la llegada del primer rayo. Al ser la velocidad del avión la mitad de la del sonido, no se produce acumulación de rayos en el receptor, siendo la variable más influyente la distancia entre el avión y el receptor. El nivel máximo es considerablemente menor debido a lo comentado anteriormente.

En las 3 situaciones, la altura entre el avión y el receptor del sonido en tierra es de 500 metros. La relación entre la escala vertical y la horizontal es de 2/1. El nivel sonoro generado por el avión en función de la velocidad se ha considerado desde un punto de vista energético, proporcional al cuadrado de la velocidad.