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Barriera del suono

Che cos'è la barriera de suono?

Durante la seconda guerra mondiale in ambito aeronautico fu introdotto il termine "barriera del suono" per indicare le difficoltà tecniche che incontra un velivolo allorché accelerando raggiunge e supera la velocità del suono.

Gli ingegneri aeronautici, nel progetto e nel collaudo di aeroplani, registrarono infatti alcuni inconvenienti quando la velocità del velivolo si avvicina a quella del suono:

  • rapido aumento della resistenza;
  • diminuzione di portanza;
  • perdita di controllo e manovrabilità.

Tali osservazioni fecero giustamente pensare che i violenti e imprevisti fenomeni aerodinamici fossero caratteristici del campo delle velocità transoniche (cioè delle velocità di volo prossime alla velocità del suono).

Scoppio sonico

Un aereo che supera la barriera del suono o manovra a velocità supersonica provoca un rumore simile a quello di una esplosione, spesso indicato col termine originale di sonic boom (o sonic bang, soprattutto nella letteratura inglese).

Le caratteristiche dello scoppio sonico sono variabili a seconda delle condizioni; più frequentemente gli osservatori percepiscono due scoppi in rapida successione, talvolta uno solo.

Lo scoppio sonico è dovuto al sopraggiungere di onde d'urto indotte dall'aereo nel luogo ove si trova l'osservatore.

Infatti, quando un aereo si muove a velocità pari o superiore a quella del suono, i fronti di compressione del mezzo anziché viaggiare precedendo la sorgente viaggiano in contemporanea con essa, con l'effetto di creare, accumulandosi, un'onda d'urto che viene percepita come un forte boato dovuta al fatto della presenza di una barriera di aria compressa.

Se la velocità relativa di avvicinamento dell'aeroplano all'osservatore è costantemente inferiore alla velocità del suono non viene percepito alcuno scoppio; diverso è il caso se la velocità relativa di avvicinamento diventa sonica.

In realtà le onde d'urto sono due:

  • una di testa, al bordo di attacco dell'ala;
  • una di coda, al bordo di uscita.

Quindi il cosiddetto boom sonico è doppio; spesso le due onde si confondono e a terra viene percepito uno scoppio unico.

Numero di mach e barriera del suono

Per studiare le proprietà aerodinamiche dei fluidi si introduce il "numero di mach", che rappresenta un numero puro adimensionale definito come il rapporto tra la velocità del corpo e la velocità del suono nel mezzo in cui esso si sta muovendo.

Quando la velocità del corpo supera il muro del suono, ovvero per valori uguali a 1 del numero di Mach si è in presenza di boato supersonico. Quando il numero di mach supera il valore 5 si parla di bang supersonico.

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