Ondas de Choque y Cono de Mach

¡Bien, chicos! Ya hemos aprendido todo sobre el efecto Doppler, es decir, sobre esas situaciones en las que tenemos la fuente y/o el observador moviéndose.

 

Ahora voy a proponerte un desafío:

 

¿Qué pasa si la fuente comienza a moverse a una velocidad igual a la velocidad del sonido?

 

Lo sé, ¿descabellado,no? Así que, lo que tenemos en este caso es una situación como esta:

Tranquilo, te voy a explicar. Lo que está sucediendo en la figura de arriba es lo siguiente: tenemos una fuente sonora P que se está moviendo a la misma velocidad con que las ondas sonoras que está produciendo se mueven. Por eso los frentes de onda quedan así.

 

Ahora, compliquemos todo sólo un poquito más: ¿y si la fuente de sonido se mueve a una velocidad aún mayor que la velocidad del sonido?

 

Piensa conmigo! En ese caso, la fuente de sonido estará siempre por delante de las ondas sonoras que produce, cierto?

 

Tendremos algo así:

Es decir, cuando la fuente de sonido estaba en posición \(x_{1}\) produjo el frente de onda representado por la circunferencia más grande, y cuando estaba en la posición \(x_{4}\) produjo el frente de onda representado por la circunferencia menor.

 

Como puede observar en la figura, todos los frentes de onda se expanden con la velocidad del sonido y se superponen en la superficie de un cono, llamado cono de Mach.

 

Vamos a examinar un poquito más ese cono:

En la figura anterior, podemos ver que el semiángulo del cono se puede describir como:

 

\(\operatorname{sen} \theta=\frac{v_{s} t}{v_{f} t}=\frac{v_{S}}{v_{f}}\)

 

Donde \(v_{s}\) es la velocidad del sonido y \(v_{f}\) la velocidad de la fuente. 

 

Ahora presta atención!! La razón \(\frac{v_{f}}{v_{s}}\) ( es la inversa de seno!) es llamada número de Mach. Es decir, cuando escuchas a alguien diciendo (por ejemplo, a tu profesor, probablemente) que un avión voló a Mach 2,5, eso quiere decir la velocidad del avión es 2,5 veces la velocidad del sonido. Genial, ¿no es así? ¿No lo habías pensado? ):

 

Eso es todo por aquí, chicos!! Vayamos a los ejercicios para practicar más!