O voo supersônico é talvez uma das grandes evoluções tidas na engenharia aeronáutica desde a consagração do projeto do avião em si. Mas você sabe exatamente como ele funciona?

Imagem: Reprodução National Geographic/Hzahed.com

O som viaja através de ondas, usando o ar como meio de propagação. Tais ondas, chamadas “ondas de pressão”, se desenvolvem da mesma maneira como quando jogamos uma pedra sobre um lago: uma onda circular se forma no ponto em que a pedra atinge o lago e se afasta, expandindo-se a uma velocidade constante.

Se atirarmos várias pedras no mesmo ponto em intervalos regulares, formaremos ondas concêntricas – é o que ocorre com um emissor de som, como o avião. A velocidade de propagação dessas ondas é o que chamamos de velocidade do som.

Ao nível do mar, em condições de atmosfera padrão, esta velocidade é de 1.226 km/h, e diminui com a queda da temperatura do ar.  Assim, ficou convencionado que, quando um avião se desloca a uma velocidade igual à do som, ele está voando a “Mach 1”.

Esta unidade é uma homenagem ao físico austríaco Ernst Mach que, pela primeira vez, mediu a velocidade de propagação do som no ar.

(1) Subsônico; (2) Mach 1; (3) supersônico e (4) onda de choque | Imagem: Reprodução Hzahed.com

Quando um objeto qualquer, como um avião, se desloca na atmosfera, ele comprime o ar à sua volta – principalmente à frente. Desta forma, são criadas ondas de pressão, da mesma maneira como a pedra atirada no lago.

Quando um avião voa a uma velocidade inferior à do som, as ondas de pressão viajam mais rápido, espalhando-se para todos os lados, inclusive à frente do avião. Assim, o som vai sempre à frente.

Se o avião acelerar para uma velocidade igual a do som (Mach 1), ou seja, da velocidade de deslocamento de suas ondas de pressão, este estará comprimindo o ar à sua frente e acompanhando as ondas de pressão (o seu próprio som) com a mesma velocidade de sua propagação. Isso resulta num acúmulo de ondas no nariz do avião.

Se o avião persistir com essa velocidade exata por algum tempo, à sua frente se formaria uma verdadeira muralha de ar, pois todas as ondas formadas ainda continuariam no mesmo lugar em relação ao avião. Esse fenômeno é conhecido como “Barreira Sônica”.

Imagem: Reprodução Superedo

Se o avião continua a acelerar, ultrapassando a velocidade do som, ele estará deixando para trás as ondas de pressão que vai produzindo. Um avião só pode atingir velocidades supersônicas se, entre outras coisas, sua aceleração permitir uma passagem rápida pela velocidade de Mach 1, evitando a formação da Barreira Sônica.

Por sua vez, quando o ar em fluxo supersônico é comprimido, sua pressão e densidade aumentam, formando uma onda de choque. Em voo supersônico, com velocidades acima de Mach 1, o avião produz inúmeras ondas de choque, sendo mais intensas as que se originam no nariz do avião, nas partes dianteira (bordo de ataque) e posterior (bordo de fuga) das asas e na parte terminal da fuselagem.

As ondas de choque geradas por um avião em voo supersônico atingirão o solo depois da passagem do avião que as está produzindo, pois esse é mais veloz. Um observador no solo ouvirá um forte estampido assim que as ondas de choque o alcançarem. Esse estampido é conhecido como estrondo sônico, e sua intensidade depende de vários fatores, tais como dimensões do avião, forma, velocidade do voo e altitude.

Tal fenômeno pode, em certas circunstâncias, ser forte o suficiente para produzir danos materiais no solo, como quebra de vidros, rachaduras em paredes, muros e outros estragos. Essas possibilidades limitam a operação de voos em velocidades supersônicas sobre os continentes.

Assista ao vídeo que esclarece o incrível “Sonic Boom”:

Curiosidade: o som do estalo de um chicote é, na realidade, um estrondo supersônico! Isso porque a ponta do instrumento consegue ser mais rápida do que a velocidade do som (o chicote foi o primeiro invento do homem a ter essa incrível capacidade).

Via Folha Online