El efecto Prandtl-Glauert(barrera de sonido)

El efecto Prandtl-Glauert ¡Hola a todos! Hoy les hablo, estimados Taringueros!, de un curioso efecto físico muy curioso, queda uno estupendamente soltándolo en un bar delante de las chicas y es inútil a efectos prácticos, salvo que se muevan ustedes a la velocidad del sonido. El efecto tiene un nombre bastante peculiar, y se produce cuando un cuerpo se acerca a la velocidad del sonido. Hablamos del efecto Prandtl-Glauert. ¿Que no lo habían oido nombrar, estimados Taringueros? Para ser sinceros, yo tampoco lo había oido nombrar. Hasta que lo oí, claro está. Recuerden que el efecto Prandtl-Glauert no lo provoca la sobrepresión de la onda de choque, sino la bajada de presión que va justo detrás. Como sabrán todos los lectores que hayan tenido la suerte o desgracia de estudiarla, la dinámica de fluidos es realmente difícil, y no se conocen soluciones exactas de las ecuaciones mas que cuando se hacen una serie de suposiciones para simplificar las condiciones de contorno. Dicho esto, empecemos. Cuando un cuerpo se va acercando a la velocidad del sonido, comienzan a suceder cosas extrañas. Para empezar, el aire que el cuerpo va apartando cuando se mueve, cada vez puede apartarse menos, porque el aire se aparta a la velocidad del sonido. Esto provoca que en el morro del avión (supongamos que es un avión) haya un aumento de presión considerable. Veámoslo con algunas ilustraciones: Aquí se muestra un objeto estacionario emitiendo ondas de sonido. Como puede apreciarse, las ondas se propagan radialmente. Nada espectacular hasta el momento. En esta segunda imagen, nuestra fuente emisora de ondas de sonido está ya en movimiento. Puede apreciarse claramente cómo por delante del objeto las ondas de sonido están más comprimidas (tienen mayor frecuencia o, lo que es lo mismo, menor longitud de onda) que por detrás. Cuando la velocidad del objeto se iguala a la del sonido, observamos cómo en el morro del objeto se forma un frente de muchas ondas “apelotonadas”. Como el sonido no es más que una onda de presión, tenemos una zona de presión muy alta en el morro. Esa onda, que está estacionaria en el morro del objeto, hace que sea difícil aumentar la velocidad. Por eso se llama la “barrera del sonido”: Y, por último, nuestro objeto es supersónico. En esta imagen se muestra el objeto movíendose a Mach 1,4 (la velocidad del sonido se denomina Mach 1. Si fuéramos a la mitad de la velocidad del sonido iríamos a Mach 0,5). Obsérvese el cono de Mach que deja tras de sí nuestro objeto. Ese cono está formado por una onda de alta presión. Cuando se trata de un objeto en el aire, como el sonido no es más que una variación de la presión del aire, el cono es en realidad un sonido muy intenso (el sonic boom, que le llaman en inglés, o el estallido sónico). Como nuestro objeto del ejemplo es un punto, sólo hay un estallido. Pero si fuera un objeto extenso (un avión, por ejemplo), habría dos o más conos, como mínimo el del morro y el de la cola. Esto puede apreciarse en la siguiente imagen de un coche a reacción, superando la velocidad del sonido en uno de los lagos secos de Utah: En la anterior imagen es posible “ver” las ondas de presión porque el índice de refracción del aire depende de la presión. Cuando hay variaciones muy bruscas de la presión del aire, habrá variaciones bruscas del índice de refracción, y la luz que viene desde detrás del objeto se refractará mucho, por lo que podremos ver esos “pliegues en el aire” (poesía y todo). En el siguiente vídeo se aprecia claramente el doble estampido sónico, provocado aquí por un Concorde sobrevolando el mar: link: http://www.videos-star.com/watch.php?video=annkM6z1-FE Cuando la humedad del aire es suficiente, las variaciones extremas de presión producidas cuando un objeto se acerca o sobrepasa la velocidad del sonido pueden producir la condensación del vapor de agua presente en el aire. El efecto es espectacular. Hay muchas imágenes de aviones en pleno efecto Prandtl-Glauert. Aquí les muestro algunas, ciertamente impresionantes (clic para ampliar): Clásica foto del F-18 sobre Corea. Nótese el doble efecto en carlinga y alas. Cohete Saturno V, que llevaba al Apolo XI (el que alunizó por vez primera). Se nota la nube a media altura del cohete, con simetría cilíndrica. Unos videitos de Yapa! link: http://www.videos-star.com/watch.php?video=zhKzMYW5clM link: http://www.videos-star.com/watch.php?video=tQjb6sw1lMw ESPERO QUE LES GUSTE COMENTEN