Cómo surfear una onda de choque supersónica

Las ondas de choque no son el tipo de onda de sonido habitual. Ocurren en el aire cuando la velocidad del gas cambia más que la velocidad del sonido, generalmente cuando es empujado por un cuerpo sólido. Cuando eso sucede, las ondas sonoras no pueden escapar y forman una región de alta presión llamada frente de choque.

Es difícil imaginar por qué las ondas de choque pueden ser útiles, pero la tarea es un poco más fácil hoy gracias a Nick Parziale del Instituto de Tecnología de California en Pasadena y un par de amigos que explican cómo navegar en ellas.

Para estudiar el fenómeno, colocaron dos bolas de nailon, una más pequeña que la otra, en un túnel de viento supersónico y las explotaron con un disparo supersónico de aire viajando a Mach 4. Luego filmaron la onda de choque resultante con una técnica conocida como fotografía Schlieren.

Las bolas comienzan a tocarse pero inmediatamente comienzan a separarse. Lo interesante es que la trayectoria de la bola más pequeña sigue la onda de arco creada por la bola más grande. En otras palabras, la bola más pequeña navega sobre la onda de choque creada por su socio más grande.

Parziale y compañía también han creado un modelo informático en 3D del movimiento en el que calculan la trayectoria de las bolas calculando las fuerzas aerodinámicas que actúan sobre ellas en cualquier instante. Dicen que el efecto es muy sensible a la forma y geometría del sistema, en caso de que estuvieras pensando en alcanzar tu tabla de surf.

Publican los resultados en forma de video para la Galería de dinámica de fluidos APS 2010.

Si se está preguntando por qué alguien estaría interesado en este tipo de fenómeno (que no sea por pura curiosidad), el surf de ondas de choque ocurre regularmente en la naturaleza cuando un objeto que se mueve a una velocidad supersónica se rompe. Un ejemplo bien conocido es la ruptura de meteoritos, cuando los fragmentos de fuego más pequeños surfean sobre la onda de choque del cuerpo primario creando una especie de imagen en 3D de la onda de proa.

Ref: arxiv.org/abs/1010.3248 : Investigación experimental del surf con ondas de choque

Videos: arxiv.org/src/1010.3248v2/anc

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