Una onda de choque es una onda de presión abrupta producida
por un objeto que viaja más rápido que la velocidad del sonido en dicho medio,
que a través de diversos fenómenos produce diferencias de presión extremas y
aumento de la temperatura. La onda de presión se desplaza como una onda
de frente por el medio.
Avión viajando a más velocidad que el sonido:
Vs: rapidez de la fuente
v: rapidez de la onda
En t = 0, la fuente está en So, y en un tiempo posterior t, la fuente está en Sn. En el tiempo t, el frente de onda con centro en So alcanza un radio de vt. En este mismo intervalo de tiempo, la fuente recorre una distancia Vst a Sn. En el instante en que la fuente está en Sn, las ondas apenas comienzan a generarse en esta ubicación; por tanto, el frente de onda tiene radio cero en este punto. La línea tangente dibujada desde Sn al frente de onda con centro en So es tangente a todos los otros frentes de onda generados en tiempos intermedios. Por lo tanto, la envolvente de estos frentes de onda es un cono cuyo semiángulo del vértice θ (el “ángulo Mach”) se conoce por:
La relación Vs/v se conoce como número Mach, y el frente de onda cónico que se produce cuando Vs es mayor que v (rapidez supersónica) se conoce como onda de choque.
Los aviones jet que viajan con magnitudes de velocidad supersónicas producen ondas de choque, que son responsables del fuerte “estampido sónico” que uno escucha. La onda de choque lleva una gran cantidad de energía concentrada en la superficie del cono, con grandes variaciones de presión correspondientes. Tales ondas de choque son desagradables de escuchar y pueden causar daño a los edificios cuando los aviones vuelan supersónicamente a bajas altitudes. De hecho, un avión que vuela con rapidez supersónica produce un doble estampido porque se forman dos ondas de choque, una desde la nariz del avión y otra desde la cola. Las personas cerca de la trayectoria de un trasbordador espacial mientras se aproxima a su punto de aterrizaje, con frecuencia reportan escuchar lo que suena como dos crujidos de trueno muy cercanamente espaciados.
ONDA DE PROA EN V
Una analogía interesante con las ondas de choque son los frentes de onda con forma en V producidos por un bote (la onda de proa) cuando la rapidez del bote supera la rapidez de las ondas en la superficie del agua.
