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Ondas de choque

Física

As ondas de choque são perturbações de propagação cujas propriedades (temperatura, densidade e pressão) variam. São produzidas quando se atinge uma velocidade acima da velocidade do som.
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Na figura acima podemos verificar a formação de ondas de choque. Essas ondas são ondas mecânicas com frequência e densidade de energia altas.

A figura acima nos mostra um avião que viaja à mesma velocidade do som, então podemos perceber que o avião está viajando com a mesma velocidade das ondas produzida por ele. Assim, os círculos tangenciam o mesmo ponto, onde todas as frentes de onda se somam e a perturbação no meio fica muito grande, resultando em uma onda de choque.

Na figura abaixo podemos ver que para um avião que voa com velocidade maior que a velocidade do som, as cristas das ondas formam uma série de círculos dispostos. Temos a formação de um cone quando traçamos retas tangentes aos círculos.

Para um observador que esteja situado em um ponto fora da região coberta pelos círculos, nenhum som será detectado. Mas quando a região que abrange os círculos passar pelo observador, ele sentirá uma brusca variação na pressão, como se fosse uma pequena explosão, ou uma onda de choque.

Ondas de choque produzidas por um avião voando com velocidade maior que a do som.
Ondas de choque produzidas por um avião voando com velocidade maior que a do som.

As velocidades dos aviões supersônicos são medidas em função do som no meio. Em homenagem ao físico Ernst Mach, essa velocidade é chamada de mach 1. Assim, dizemos que um avião quando voa na velocidade do som, está com mach 1. Caso esteja voando com mach 2, podemos dizer que esse avião voa com uma velocidade duas vezes a velocidade do som.

De fato, não podemos determinar com exatidão (a menos que saibamos qual o valor da velocidade do som naquele ponto) a velocidade em km/h ou em m/s pelo fato de haver variação na temperatura e na densidade do meio. Um avião, voando em mach 1, a uma grande altura, certamente estará voando com velocidade menor do que 340 m/s, ou seja, a 1.224 km/h, pois a densidade do ar diminui com a altitude.

Por Domiciano Marques
Graduado em Física
Equipe Brasil Escola

Ondas - Física - Brasil Escola

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

SILVA, Domiciano Correa Marques Da. "Ondas de choque"; Brasil Escola. Disponível em <http://www.brasilescola.com/fisica/ondas-choque.htm>. Acesso em 27 de agosto de 2015.

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