¿Se puede escuchar en el suelo un estampido sónico producido a 60,000 pies?

El Concorde normalmente navegaba a una altitud de 55 a 60 000 pies, pero no se le permitió volar sobre áreas pobladas debido al ruido que produce. ¿Se puede escuchar en tierra el estampido sónico de un avión a 60,000 pies de altura?

Los vuelos supersónicos civiles no están permitidos sobre territorio estadounidense, debido a los posibles efectos del estampido sónico en tierra. En realidad, esta es una historia larga y más compleja .

Respuestas (2)

Sí, se puede escuchar en el suelo un estampido sónico producido a 60,000 pies.

En primer lugar, un estampido sónico consiste en un aumento pronunciado de la presión del aire, seguido de una disminución lenta y lineal por debajo de la presión ambiental nominal, y de nuevo un aumento pronunciado hasta la presión nominal. Por lo tanto, se llama onda en forma de N o simplemente onda N. Aquí hay un gráfico con varias explosiones sónicas, medidas de la NASA y encontradas en Wikipedia :

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La misma página wiki cita un documento de la NASA .

Aircraft        speed   altitude        pressure
               [mach]   [ft (m)]        [lb/ft² (Pa)]

SR-71           3      80,000 (24,000)  0.9  (43)
Concorde SST    2      52,000 (16,000)  1.94 (93)
F-104           1.93   48,000 (15,000)  0.8  (38)
Space Shuttle   1.5    60,000 (18,000)  1.25 (60)

Estas medidas son de aeronaves con diferente altitud. Como la presión del sonido depende de la distancia como pag 1 r , se puede calcular la presión para una cierta altitud como en la siguiente tabla. Sin embargo, esto supone que la aeronave provoca la misma "intensidad de boom" a esa altitud, lo que debería dudar al menos para el SR-71.

Aircraft        speed   altitude        pressure
               [mach]   [ft (m)]        [lb/ft² (Pa)]

SR-71           3      48,000 (15,000)  1.44 (69)
Concorde SST    2      48,000 (15,000)  2.07 (99)
F-104           1.93   48,000 (15,000)  0.8  (38)
Space Shuttle   1.5    48,000 (15,000)  1.5  (72)

Como puede ver, el Concorde es el avión más ruidoso, el F-104 más comparable (velocidad, altitud) produce solo el 40% de su presión sonora. Pero el F-104 también es mucho más pequeño que el Concorde.

El transbordador espacial es muy ruidoso por su baja velocidad. Sin embargo, se parece más a un ladrillo volador que a un avión elegante y aerodinámico, por lo que no es de extrañar que genere fuertes ondas de choque.

El SR71 parece ser muy silencioso para su velocidad, pero como se dijo, no creo que puedas bajarlo a 48000 pies y esperar el mismo comportamiento. Sin embargo, un estampido sónico comienza a dispersarse en una distancia (mayor), puede ser que esto ya haya sucedido con el SR-71. (Además, es un avión espía con una forma muy especial; puede ser, esto también reduce el auge).


Hay que decir que es difícil traducir los números a un nivel de sonido comparable, porque lo que constituye el volumen no es solo la presión máxima, sino también el tiempo de subida.
Como contraejemplo, la presión del aire cambia 130 Pa cada metro de altitud (en el suelo), y no escucha el cambio de presión cuando se levanta de la silla (~100 kPa)

Además, un ruido repentino parece ser mucho más fuerte que un ruido que aumenta lentamente hasta el mismo nivel, y la explosión tiene la forma de onda más repentina posible. (Escuche música alta con auriculares: cuando el reproductor corta un segundo, el primer momento después realmente duele)

Sin embargo, hay una larga tabla en Wikipedia que enumera las fuentes de ruido y sus niveles. Por ejemplo:

Trumpet at 0.5m:                63Pa
Jack hammer at 1m:               2Pa  (I'd say: a little quite...)
Loudest human voice at 1 inch: 110Pa

Estos niveles son la presión sonora efectiva . Para traducir una onda N perfecta con la presión máxima dada a la presión efectiva, debe multiplicar el valor por 1 3 0.577 .

Así, el estampido sónico del Concorde tiene un valor efectivo de 57 Pa, que es comparable a la trompeta en 0,5 m de distancia.

(Como dije, todavía hay una diferencia, porque el boom es un ruido agudo y corto, pero da una idea).


Por cierto, me topé con otro documento , sobre estampidos sónicos primarios y secundarios.

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Indica que escucha un boom sónico primario proveniente de la aeronave dentro de una distancia lateral de ~ 20 nm (líneas sólidas), así como un boom secundario dentro de una distancia de 60-85 nm (líneas discontinuas). Estas ondas secundarias son un reflejo de las ondas de choque que viajan hacia arriba desde el avión en la atmósfera. El estallido secundario no es un estallido corto y fuerte, sino un retumbar más largo y menos intenso, lo que dificulta identificar la fuente.

Tal vez valga la pena agregar una nota en un lenguaje más simple que diga algo como "Puedes ver, por lo tanto, que un avión a mayor altitud produce un estruendo más silencioso que uno a menor altitud, lo cual se debe a la menor presión del aire, pero eso siempre habrá un estampido sónico si el avión vuela dentro de la atmósfera ": los datos, etc., que proporciona muestran esto, pero creo que quizás valga la pena explicarlo como un resumen y responder más directamente a la pregunta.
Por un segundo pensé que estaba leyendo física.se
Jeje, tu comentario sobre el transbordador espacial que parece un "ladrillo volador" me hizo sonreír. ¡Gracias! :-)

60000 pies son solo ~ 11 millas. A esa altura, el sonido en realidad viaja sobre un área mucho más grande. El transbordador espacial volvió a entrar en la atmósfera mucho más alto que eso y se podían escuchar muy bien los estruendos cuando sobrevolaba.