Mostrar código-fonte de Barreira do som

{{mais fontes|data=setembro de 2016}}
{{Aviação|imagem=FA-18 Hornet breaking sound barrier (7 July 1999).jpg|legenda=No litoral de [[Pusan]], [[Coreia do Sul]]: um <br />[[F/A-18 Hornet]] rompe a barreira do som <br />nos céus sobre o [[Oceano Pacífico]].}}

Em [[aerodinâmica]] a '''barreira do som''' é a aparente barreira [[física]] que dificulta grandes objetos de atingirem [[Velocidade supersónica|velocidades supersônicas]].<ref>{{cite book |title=A Dictionary of Aviation |first=David W. |last=Wragg |isbn=9780850451634 |edition=first |publisher=Osprey |year=1973 |page=246}}</ref> A expressão foi criada durante a [[II Guerra Mundial]] quando diversos [[avião|aviões]] começaram a se deparar com os efeitos da [[compressibilidade]] do [[ar]] e vários outros efeitos aerodinâmicos não relacionados à compressibilidade e começou a sair de uso nos [[Década de 1950|anos 1950]] quando aviões passaram a "quebrar" a barreira do som rotineiramente.<ref>{{Citar web|url=http://www.ciencias.seed.pr.gov.br/modules/galeria/detalhe.php?foto=1652&evento=4|título=Barreira de som.|publicado=Dia a dia educação|editor=|acessadoem=20/11/2019|data=2013|ultimo=|primeiro=}}</ref>

== Resumo teórico ==
O [[som]] viaja através de [[ondas]], usando um meio de propagação, no nosso caso o [[ar]]. Essas ondas são chamadas "ondas de pressão" e desenvolvem-se da mesma maneira 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 sonoro, como o [[avião]]. A velocidade de propagação dessas ondas é o que chamamos de velocidade do som, que ao [[nível do mar]] em condições de [[atmosfera]] padrão é de '''1 226&nbsp;km/h''', e diminui com a queda da [[temperatura]] do ar. Ficou convencionado que, quando um avião se desloca com uma velocidade igual à do som, ele está voando a [[Número de Mach|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.

[[Ficheiro:Sound barrier chart.svg|thumb|300px|left|1. Subsônico <br />2. [[Número de Mach|Mach]] 1 <br />3. Supersônico <br />4. Onda de choque]]

Quando um objeto qualquer, como um avião, se desloca na atmosfera, comprime o ar à sua volta, principalmente à frente, criando ondas de pressão. Todavia, 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 na frente.

À vista disso, se um objeto atingir a velocidade Mach 1, ou seja, a 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 na parte frontal do avião

Se o avião persistir com essa velocidade 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. Além disso, se o objeto continuar sendo acelerado, 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.<ref>{{Citar web|url=https://www1.folha.uol.com.br/folha/turismo/preparese/aviao-concorde_supersonicos.shtml|título=O que são aviões supersônicos.|publicado=|editor=|acessadoem=|data=|ultimo=Resende|primeiro=Marcos}}</ref>

== Estrondo Sônico (''Sonic Boom'') ==

[[Ficheiro:Yeager supersonic flight 1947.ogv|thumb|[[Chuck Yeager]] quebrou a barreira do som em [[14 de outubro]] de [[1947]] no [[Bell X-1]], como mostrado neste noticiário]]

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 formam nas partes dianteira (bordo de ataque) e posterior (bordo de fuga) das [[Asa (aviação)|asas]] e na parte terminal da [[fuselagem]].

As ondas de choque geradas por um avião em voo supersônico não são ouvidas quando o objeto se aproxima do observador, pois o objeto viaja a uma velocidade superior que o som produz. Sendo assim, apenas após a passagem do avião que o observador poderá ouvir suas ondas emitidas. Este período é conhecido como “Zona de silêncio e de ação”.

Quando o objeto, ultrapassa o espectador a perturbação dessas ondas e pressão alastram em direção ao solo, causando um estampido, conhecido como “Estrondo Sônico”.

Como as asas da aeronave geram regiões de baixa pressão, devido sua sustentação, em altas velocidades esses distúrbios de baixa pressão são amplificados, como nas condições de voo sônico. Sendo assim, a pressão que é reduzida condensa a água no ar, gerando uma nuvem de vapor e à medida que ocorre a aceleração a nuvem de vapor passa a aparecer na parte traseira da aeronave. Desse modo, quando a onda de choque é perturbada, o vapor desaparece e a barreira de som é “quebrada” gerando o estrondo nas regiões.

A intensidade desse fenômeno depende de vários fatores, tais como as dimensões do avião, velocidade do voo e altitude. Desse modo, o estrondo pode ser forte o suficiente para produzir danos materiais no solo, como quebra de vidros, rachaduras em paredes, muros e outros estragos. Para mais, sua intensidade é maior diretamente abaixo da trajetória de vôo, diminuindo à medida que nos afastamos em ambos os lados.<ref>{{Citar web|url=https://www.scientificamerican.com/article/what-happens-when-an-airc|título=What happens when an aircraft breaks the sound barrier?
|publicado=Scientific American|editor=|acessadoem=20/11/2019|data=11/03/2002|ultimo=|primeiro=}}</ref>

== Histórico ==

O [[Concorde]] operava em velocidades supersônicas (Mach 2.02) sobre o [[mar]], acelerando após deixar o continente e alcançar altitudes elevadas, minimizando os efeitos danosos.

Quando um avião se aproxima da [[velocidade do som]] o ar passa a fluir de uma maneira diferente ao redor de suas superfícies e se torna um fluido compressível. Além de uma série de mudanças na forma, por exemplo, como a força de sustentação é gerada, esta mudança também produz um incremento elevado no [[arrasto]], conhecido como onda de arrasto.

Inicialmente a onda de arrasto não era devidamente compreendida. Acreditava-se que ela crescesse exponencialmente, o que, efetivamente, ocorre dentro de uma pequena faixa de velocidades. Com a força limitada que [[Motor#Motor a explosão|motores à explosão]] são capazes de gerar, os aviões não podiam superar este rápido aumento no arrasto: grandes incrementos de [[potência]] produziam pequenos incrementos de [[velocidade]]. Aparentemente seria necessária uma quantidade infinita de força para alcançar-se velocidades supersônicas e daí surgiu a noção da barreira do som.

Membros da [[artilharia]] já haviam superado esta noção. Começando com [[Ernst Mach]] no [[século XIX]], eles compreendiam que após determinado ponto, o arrasto não aumentava mais, na verdade voltava a cair. O desafio passou a ser como produzir o empuxo necessário. Com a criação da asa em V que reduz o arrasto, e do [[motor a jato]] capaz de produzir a potência necessária, nos [[anos 1950]] diversas aeronaves eram capazes de voos supersônicos com relativa facilidade.<ref>{{Citar web|url=https://www1.folha.uol.com.br/folha/turismo/preparese/aviao-concorde_supersonicos.shtml|título=O que são aviões supersônicos|publicado=|editor=|acessadoem=|data=|ultimo=|primeiro=}}</ref>

[[Chuck Yeager]]<ref>{{Citar web|url=http://radioalo.com.br/chuck-yeager-vai-romper-novamente-a-barreira-do-som-sobre-edwards/#.XeBMK5NKjIU|título=Chuck Yeager rompe a barreira do som mais uma vez para comemorar os 65 anos do feito histórico|publicado=|editor=|acessadoem=|data=|ultimo=|primeiro=}}</ref> (então um [[major]] da [[Força Aérea dos Estados Unidos]], mais tarde um [[general de brigada]]) foi a primeira pessoa a quebrar a barreira do som em um voo horizontal em 14 de outubro de [[1947]], pilotando um [[Bell X-1]] experimental e alcançando [[Número de Mach|Mach]] 1 a uma [[altitude]] de 15&nbsp;000 m (45&nbsp;000 pés).

George Welch fez uma alegação plausível, mas não verificada, de que teria quebrado a barreira do som 14 dias antes de Yeager, durante um mergulho em um [[F-86]] Sabre. Além disso, alegou, também, ter repetido seu voo supersônico 30 minutos antes do voo de Yeager.

Hans Guido Mutke alegou ter quebrado a barreira do som antes de Yeager, em 9 de abril de [[1945]] em um [[Messerschmitt Me 262]]. Entretanto esta alegação é desacreditada pela maioria dos especialistas e não parece ter base científica.

== Curiosidades ==

* Em [[14 de outubro]] de [[2012]], [[Felix Baumgartner]] foi a primeira pessoa a quebrar a barreira do som sem a ajuda de motores a jato. Felix saltou a 127 852,4 pés de altitude (aproximadamente 39 km) atingindo 1 357,64 km/h (Mach 1.25).<ref name="BASE Jumper Felix Baumgartner" />

* A vibração de uma corda ou de um objeto ocasiona variações de pressão provocando uma depressão no ar logo adiante, acarretando outra variação de pressão, de forma sucessiva. Esta propagação de variações de pressão é o que chamamos de deslocamento do som, e a velocidade que este fenômeno ocorre em um meio é conhecido como a velocidade de propagação do som. A velocidade (''v'') com que o som  se propaga em um meio é relacionada à raiz quadrada do módulo de elasticidade volumétrica (''E'') sobre a massa específica do meio (ρ):  

<math>v=\sqrt{\left ( \frac{E}{\rho} \right) }</math>

Desta maneira concluímos que há uma variedade na velocidade de propagação do som, isso variando do meio e a altura onde ela se onde está se propagando.<ref>{{citar web|url=http://www.pads.ufrj.br/~diegow/BarreiradoSom/BarreiraSom_vfinal.pdf|titulo=A Quebra da Barreira do Som|data=Junho de 2010|acessodata=20 de novembro de 2019|publicado=Universidade Federal do Rio de Janeiro|ultimo=Wanderley|primeiro=Diego}}</ref>

== Ver também ==
{{correlatos
|commons=Sound barrier
}}
* [[Velocidade supersónica]]
* [[Número de Mach|Mach]]
* [[Velocidade hipersônica]]
* [[Velocidade subsônica]]
* [[Velocimetria laser]]

== Referências ==
<references>
<ref name="BASE Jumper Felix Baumgartner">{{citar web|url=http://adventure.nationalgeographic.com/adventure/adventurers-of-the-year/2013/felix-baumgartner/|título=Felix Baumgartner - 2013 Adventurers of the Year - National Geographic|acessodata=22 de setembro de 2013}}</ref>
</references>

== Ligações externas ==
* {{Link||2=http://www.berm.co.nz/cgi-bin/video/play.cgi?7qMtnFtB38I |3=Vídeo: F-14 explode logo após romper a barreira do som}}
* {{Link||2=http://www.berm.co.nz/cgi-bin/video/play.cgi?annkM6z1-FE |3=Vídeo: Estrondo sônico do avião Concorde em voo supersônico}}

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[[Categoria:Aerodinâmica]]
[[Categoria:Velocidade em relação ao ar]]

[[de:Überschallflug#Schallmauer]]