Velocidade supersónica: diferenças entre revisões

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Definições, unidades, ajustes
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[[Ficheiro: Supersonic_aircraft_breaking_sound_barrier.jpg|thumb|right|300px| Avião ultrapassando a velocidade do som. O cone branco é formado por gotículas de água condensada, devido à súbita queda de pressão em regiões ao redor da aeronave. (Ver [[Singularidade de Prandtl-Glauert]])]]
 
A '''velocidade supersónica''' (diz-se também '''ultrassónica''')<sup>[[Português europeu|PE]]</sup> ou '''supersônica''' (diz-se também '''ultrassônica''')<sup>[[Português brasileiro|PB]]</sup> refere-se refere a qualquer [[velocidade]] acima dade [[velocidade do som]]{{converter|1.2|Ma|km/h|4|o=l}}, aproximadamenteaté {{convertconverter|3435|m/sMa|km/h|04|abbro=on}} ao [[Nível médio do mar|nível das águas do mar]]. QualquerQuando objetoum queobjeto se movamove a velocidades acima da velocidade do som, viajasignifica que está a uma velocidade chamada [[Númeroacima de Mach{{converter|Mach]],1|Ma|km/h|4|o=l}} ondeou Mach1. Se equivaleestiver a um valor de velocidade uma vez maior que {{converter|2|Ma|km/h|4|o som=}}, Mach2 equivale a um valor de velocidade duas vezes maior que o som e assim sucessivamente. Velocidades superiores a cinco{{converter|5|Ma|km/h|4|o=l}} vezesou a velocidade do som (Mach5), são definidas como [[Número de Mach#Definição|hipersônicas]].
 
Os sons são vibrações viajando sob a forma de ondas de pressão em um meio elástico. Nos gases, o som se propaga longitudinalmente em velocidades diferentes, principalmente em função da massa molecular e da temperatura do gás, sendo que a pressão do mesmo exerce pouco efeito sobre a velocidade de propagação.{{Sem fontes|Desde janeiro/2014}} Como a temperatura e composição do ar variam significativamente com a altitude, o número Mach de aeronaves pode mudar, mesmo estando a uma velocidade de deslocamento constante. Dentro da água, à temperatura ambiente, a velocidade supersônica pode ser considerada como qualquer velocidade superior a {{convert|1450|m/s|km/h|0|abbr=on}}.<ref>[http://www.sofisica.com.br/conteudos/Ondulatoria/Acustica/som.php Som e sua propagação]</ref>
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Os mais modernos aviões de caça voam acima da velocidade do som, mas também existiram aviões supersônicos de passageiros, os modelos [[Concorde]] e [[Tupolev Tu-144]]. Estes aviões de passageiros e alguns caças modernos são capazes também de viajar à velocidade de "''super cruzeiro''", ou seja, várias horas de voo a velocidades acima do som. Desta estatística, temos que o Concorde passou mais tempo voando a velocidade supersônica do que todas as outras aeronaves combinadas. Desde o último voo do Concorde em 26 de novembro de 2003, não há mais aviões supersônicos de passageiros em serviço.
 
Outros objetos que rompem a barreira do som são as modernas armas de fogo, sendo que projéteis de fuzil frequentemente viajam com a velocidades próximas e, em alguns casos bem superiores a {{converter|3|ma|km/h|34|o=l1}}.
 
Naves espaciais, principalmente o [[ônibus espacial]], são considerados objetos supersônicos pelo menos durante sua [[Reentrada atmosférica|reentrada na atmosfera]], embora os efeitos sobre a espaçonave sejam reduzidos pela baixa densidade do ar na [[estratosfera]]. Durante a subida, os veículos de lançamento geralmente evitam superar a velocidade do som nos primeiros 30 km da atmosfera, a fim de reduzir a resistência do ar.
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== Voo supersônico ==
Para elaborar um voo supersônico, os jatos supersônicos e veículos de foguetes requerem impulso várias vezes maior do que o normal para avançar com o arrasto adicional a fim de vencer turbulências experimentadas nas regiões transônicas, cerca de {{converter|0.85|ma|km/h|34|o=l1}} a {{converter|1.2|ma|km/h|34|o=l1}}. A estas velocidades, os engenheiros aeroespaciais podem guiar suavemente o ar em torno da fuselagem da aeronave, sem a produção de novas ondas de choque, mas qualquer mudança na área da secção transversal na parte inferior do veículo leva a ondas de choque ao longo do corpo. No entanto, em aplicações práticas, um avião supersônico deverá funcionar de forma estável, tanto em velocidades abaixo da velocidade do som, tendo um desenho aerodinâmico portanto mais complexo.
 
Um problema com o voo supersônico é a geração de calor. Em altas velocidades, pode ocorre o aquecimento aerodinâmico, e portanto a aeronave deve ser projetado para operar e funcionar em temperaturas muito altas. [[Duralumínio]], o material aeronáutico tradicional, começa a perder resistência e apresentar [[Plasticidade#deformação plástica|deformação plástica]] a temperaturas relativamente baixas, e não é indicado para uso contínuo em velocidades acima de {{converter|2.2|ma|km/h|3|o=l1}}. Os materiais tais como [[aço inoxidável]] e [[titânio]] permitem operações a temperaturas muito mais elevadas, acima de {{converter|315|°C|°F|3|o=l}}.
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== Projeções ==
No final do mês de março de 2013, a NASA apresentou ao mundo seu projeto de um avião hipersônico, que supera {{converter|5|ma|km/h|34|o=l1}}. Durante alguns minutos, o protótipo batizado de [[NASA X-43|X-43A]] voou sobre o oceano Pacífico a {{converter|7|ma|km/h|34|o=l1}}, uma velocidade dez vezes maior que os os aviões comerciais contemporâneos. O X-43A é um aparelho pequeno: tem 3,6 metros de comprimento e 1,5 metros de [[envergadura]] e utiliza uma tecnologia de propulsão que levou vinte anos para ser desenvolvida, o [[ramjet]]. O motor com essa tecnologia aproveita a própria velocidade hipersônica para que o oxigênio da atmosfera seja utilizado na queima do combustível. O próprio movimento provoca um fluxo do gás para dentro da câmara de combustão e faz o motor funcionar.<ref>[http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=avioes-hipersonicos Aviões hipersônicos vão se tornar realidade?]</ref>
 
Na experiência da NASA, o X-43A foi levado nas asas de um bombardeiro [[B-52 Stratofortress|B-52]], acoplado a um foguete convencional, até os dez mil metros de altitude. Nesta altitude, o foguete foi acionado e levou o protótipo até os trinta mil metros, quando finalmente o X-43A fez o seu voo solo, mostrando a eficiência do motor [[Motor Scramjet|scramjet]]. A NASA pretende usar a tecnologia em aviões para viagens longas e em naves espaciais mais seguras.