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Come funziona effettivamente l'incredibile fenomeno del boom sonico?

Come funziona effettivamente l'incredibile fenomeno del boom sonico?

Gli esseri umani sono stati ossessionati dalla velocità per secoli. Stanno scoprendo modi per viaggiare più velocemente che hanno portato a molte invenzioni che vediamo oggi, incluso l'aereo ad alta velocità.

È stato questo fascino per la velocità per gli umani che ha spinto un pilota militare americano, Chuck Yeager, a testare la velocità di un aereo in cui è riuscito a viaggiare a 428 m / s, rompendo la barriera del suono per la prima volta e viaggiare più velocemente della velocità del suono .

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Quando un oggetto viaggia a una velocità pari o superiore alla velocità del suono, produce un'onda d'urto chiamata Sonic Boom che può essere udita come un tuono o un grande applauso dalle persone a terra.

Quando un aereo viaggia nell'aria, produce onde sonore. Le onde sonore prodotte di fronte all'aria vengono compresse mentre l'aereo si muove più velocemente.

Più velocemente si muove l'aereo, più queste onde si avvicinano. Finché la velocità dell'oggetto non incrocia la velocità del suono che è 340,29 m / s, le onde non si scontreranno tra loro.

Ma quando l'oggetto viaggia a una velocità superiore alla velocità del suono, le onde sonore prodotte non possono spostarsi l'una dall'altra poiché la velocità è superiore a quella del suono, entrando in collisione tra loro. Questo è l'oggetto che emette l'onda che viaggia più velocemente delle onde stesse.

Ciò fa sì che le onde si forzino o si combinino in un'unica onda d'urto che viaggia a una velocità critica nota come "Mach 1" e ha un valore approssimativo di 1.235 km / h. Quindi si sente un "boom" a causa di questa compressione delle onde sonore. Questi sono chiamati boom sonici.

Questo genera una grande quantità di energia sonora producendo così un suono simile a quello del tuono alle nostre orecchie. Secondo la NASA, un boom sonico si verifica quando l'aria reagisce come un fluido agli oggetti supersonici e alla forza creata dagli oggetti che spingono da parte le molecole d'aria mentre viaggiano nell'aria formando un'onda d'urto, che è come una barca che rompe l'acqua.

I boom possono continuare fino a quando l'oggetto si muove a velocità supersonica. Le onde si formano in una forma conica dietro l'oggetto.

Quando l'osservatore si interseca nella posizione di questa regione conica, sperimenta il boom. Per la persona all'interno dell'aereo, il suono sembra provenire da dietro l'aereo perché il suono sentito è stato emesso dall'aereo molti secondi prima. L'aereo sta volando prima del suo suono.

C'è anche una variazione di pressione nel muso e nella coda dell'aereo. A causa di ciò si verifica un profilo di sovrapressione, noto come onda N a causa della sua forma. Quindi, un aereo supersonico può anche avere un "doppio braccio".

Il boom viene generato continuamente finché l'aereo è supersonico. Uno stretto percorso a terra viene generato lungo la traiettoria di volo dell'aereo noto come "tappeto del braccio".

Le dimensioni di un boom sonico dipendono dalle dimensioni e dal peso dell'aereo. L'intensità del boom sonico si basa sulla lunghezza del velivolo e sulla sua area della sezione trasversale, mentre la sua forma dipende dalla turbolenza dell'aria locale vicino al suolo.

La direzione in cui viaggia il boom sonico e la forza delle onde d'urto generate dalla compressione delle onde sonore sono influenzate dal vento, dalla velocità, dalla direzione e anche dalla temperatura e dalla pressione dell'aria.

L'intensità del braccio può essere misurata in libbre per piede quadrato (psf) di pressione atmosferica. È la quantità di pressione che viene aumentata dalla normale pressione intorno a noi (2.116 psf / 14,7 psi).

E alla misura di una sovrapressione di una libbra, non è previsto alcun danno a nessuna struttura. Gli aerei supersonici che volano alla normale altitudine operativa hanno sovrapressioni misurate da 1 a 2 psf.

I boom causati da aerei supersonici di grandi dimensioni possono essere rumorosi che attirano l'attenzione delle persone e gli animali possono essere infastiditi dal suo suono. Forti boom possono anche causare lievi danni alle strutture dell'edificio.

Gli edifici in buone condizioni possono resistere a onde d'urto fino a 11 psf senza causare alcun danno. Tuttavia, un'onda d'urto inferiore a due psf avrà minori possibilità di influenzare le strutture storiche e gli edifici in cattive condizioni.

Se la sovrappressione aumenta, aumentano anche le possibilità di danni strutturali e una più forte reazione dell'opinione pubblica. I test hanno dimostrato che le strutture in buone condizioni non sono state danneggiate da sovrapressioni fino a 11 psf, il che significa che dipende dalle condizioni delle strutture dell'edificio se vengono interessate o meno.

Un boom sonico è considerato un problema per i voli supersonici. Per mitigare i problemi associati a un boom sonico, sono in corso ricerche significative. Recentemente, la NASA ha firmato un contratto con la Lockheed Martin Aeronautics Company di Palmdale per testare un aereo in grado di viaggiare con un silenzioso boom sonico.

Questo può consentire loro di avere il permesso di volare sui voli supersonici sulla terra senza causare alcun disturbo alle persone. Il primo volo è previsto per il 2021.

Secondo il contratto, i lavori inizieranno dal 2 aprile al 31 dicembre 2021. Il velivolo sperimentale è noto come X-plane.

La NASA afferma che l'aereo viaggerà ad alta velocità di circa 940 mph e invece del boom sonico, il suono generato sarà solo quello della chiusura della portiera di una macchina che è di 75 (PLdB), che non sarà evidente alle persone .

La dimostrazione è denominata Low Boom Flight Demonstration (LBFD) e il progetto è denominato progetto di velivolo QueSST (Quiet Supersonic Transport). Il volo LBFD utilizzerà l'attuale motore General Electric F414 e non ci saranno grandi cambiamenti rispetto ad altri voli supersonici.

A metà del 2020, il progetto sarà pronto secondo il contratto e la NASA volerà con l'aereo X sopra le città degli Stati Uniti. Mirano a raccogliere le risposte delle persone e utilizzare questi dati per apportare le modifiche necessarie alle regole dei voli supersonici sulla terraferma.


Guarda il video: - Bang Supersonico (Gennaio 2022).