4.6a - Waves - Shock Waves and Sonic Booms

Summary

El guion trata sobre las ondas de choque y los estallidos sónicos, fenómenos que ocurren cuando una fuente de sonido se mueve a velocidades superiores a la del sonido. Se explica el efecto Doppler y cómo, al acelerar una fuente de sonido, se crea una acumulación de presión que resulta en un choque de sonido. Se ilustra con imágenes estáticas y animadas cómo se forman estas ondas de choque, tanto en el agua como en el aire, y cómo un avión al volar supera la barrera del sonido y genera un estallido sónico. Se aclaran conceptos comunes sobre la barrera del sonido y el origen de los estallidos sónicos.

Takeaways

• 🎵 La fuente de sonido que se mueve más rápido que la velocidad del sonido crea un fenómeno conocido como onda de choque.
• 🌊 El efecto Doppler se manifiesta cuando la fuente de sonido se mueve, pero se intensifica y se transforma en onda de choque al superar la velocidad del sonido.
• 🚀 La propagación de las ondas de presión al igualar o superar la velocidad del sonido es la causa de los estallidos sónicos.
• 📉 A medida que la fuente se acelera, las ondas de presión en el lado derecho se acumulan, formando una onda de choque.
• 🌐 La construcción de una onda de choque es el responsable de los estallidos sónicos, que son audibles para los observadores en el suelo.
• 🐥 Incluso un pato nadando puede crear una onda de choque en el agua, ya que puede moverse más rápido que las ondas de agua.
• 🚤 El avance de una embarcación crea una onda de choque similar, conocida como estela.
• ✈️ Las aviones al volar a velocidades supersonicas generan ondas de choque tanto en la parte delantera como en la trasera.
• 💥 El ruido percibido como un estallido sónico no ocurre en el momento de la transición supersonica, sino cuando las ondas de choque alcanzan al observador.
• 🚫 La barrera del sonido no se refiere a la sensación del estallido, sino a la resistencia que experimenta un objeto al intentar superar la velocidad del sonido.

Q & A

¿Qué es un shock wave y cómo está relacionado con los booms sónicos?

Un shock wave es una onda de presión que se forma cuando una fuente de sonido supera la velocidad del sonido, causando una acumulación de presión y una interferencia constructiva en la onda. Esto es lo que produce los booms sónicos, que son los ruidos que escuchamos cuando un objeto supera la barrera del sonido.

¿Cuál es la diferencia entre el efecto Doppler y la formación de un shock wave?

El efecto Doppler ocurre cuando una fuente de sonido se mueve a una velocidad menor que la del sonido, causando una alteración en la frecuencia percibida. En cambio, un shock wave se forma cuando la fuente supera la velocidad del sonido, acumulando presión y formando una onda de choque.

¿Por qué se forman shock waves cuando un objeto se mueve más rápido que el sonido?

Cuando un objeto se mueve más rápido que el sonido, cada nueva onda de sonido se acumula y presiona en la frente de la onda anterior, lo que resulta en una onda de choque o shock wave. Esto se debe a la interferencia constructiva de las ondas que se propagan.

¿Cómo se ven los shock waves en diferentes medios como el agua y el aire?

En el agua, los shock waves pueden verse como un cono detrás de un objeto que se mueve más rápido que las ondas del agua, como un pato nadando. En el aire, los shock waves se pueden ver como distorsiones alrededor de objetos que se mueven a velocidades supersonicas, como un avión o un coche propulsado por cohetes.

¿Qué es un boom sónico y cómo se relaciona con los shock waves?

Un boom sónico es el ruido que escuchamos cuando un shock wave alcanza a un observador en el suelo. Se produce cuando dos shock waves, uno en la parte delantera y otro en la parte trasera del objeto que se mueve a velocidades supersonicas, impactan contra el aire y son percibidos por el oyente.

¿Cuál es la barrera del sonido y qué significa 'romper la barrera del sonido'?

La barrera del sonido es el límite de velocidad a la que un objeto puede moverse sin superar la velocidad del sonido en el aire. 'Romper la barrera del sonido' se refiere a cuando un objeto alcanza o excede esta velocidad, enfrentando una resistencia significativa debido a la presión del aire.

¿Por qué se producen dos booms sónicos cuando un avión supera la velocidad del sonido?

Se producen dos booms sónicos porque hay dos shock waves principales: uno en la parte delantera y otro en la parte trasera del avión. Cuando estos shock waves alcanzan al observador, se escuchan como dos explosiones separadas, aunque suelen ser tan cercanas en el tiempo que suelen ser percibidas como un solo boom.

¿Cómo se ve la formación de un shock wave en una animación?

En una animación, se puede ver cómo las ondas de sonido se acumulan y forman un shock wave cuando la fuente de sonido se mueve a velocidades supersonicas. Esto se muestra con una distorsión en el aire que se propaga en forma de cono desde la fuente del sonido.

¿Qué sucede con la frecuencia de las ondas de sonido cuando una fuente se mueve a velocidades diferentes?

Cuando una fuente de sonido se mueve a velocidades diferentes, la frecuencia percibida de las ondas de sonido cambia. Si se mueve más lento que el sonido, la frecuencia es menor. Si se mueve a la misma velocidad que el sonido, la frecuencia no cambia. Y si se mueve más rápido que el sonido, se forma un shock wave y las ondas de sonido se ven afectadas de manera diferente.

¿Por qué no se escuchan dos booms sónicos separados cuando un avión vuela a velocidades supersonicas?

Aunque技术上 hay dos shock waves que podrían causar dos booms sónicos, la rapidez a la que se mueve el avión hace que estos dos booms ocurran tan cerca en el tiempo que suelen ser percibidos como un solo ruido sónico.