¿Por qué los lanzamientos de cohetes son tan fuertes?

Al leer una respuesta aquí: ¿Qué tan cerca puedo estar de un lanzamiento de cohete y no morir? , se hace el comentario de que el ruido del lanzamiento puede ser tremendo. Esto no es una gran sorpresa para cualquiera que haya visto un lanzamiento en video, o que haya tenido el privilegio de ver uno en vivo. Entonces, fundamentalmente, ¿por qué los lanzamientos de cohetes son tan fuertes? ¿Qué componentes del encendido del motor de un cohete contribuyen al tremendo ruido? Entiendo que se está gastando una enorme cantidad de energía en un período de tiempo muy corto y en un área concentrada (tobera de cohete).

Este artículo indica que una velocidad de tobera típica es de 2802 m/s, que es alrededor de Mach 8. Estoy seguro de que la onda de choque de esa velocidad de tobera (y la velocidad de escape de escape de 2,8 km/s) contribuye de manera significativa al ruido. pero, ¿hay otros contribuyentes significativos al ruido de lanzamiento?

En algún nivel, esto es simplemente un resultado inevitable de la segunda ley de la termodinámica. Un motor cohete es un tipo de motor térmico y la segunda ley implica un límite estricto en la eficiencia de los motores térmicos. Eso significa que se debe desperdiciar algo de energía. Si se genera esa energía de desecho, ¿adónde va a parar? Las ondas de sonido transportan la energía de manera eficiente y rápida.

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De la Predicción de Cargas Acústicas Generadas por Sistemas de Propulsión

La principal fuente de ruido durante las pruebas de motores de cohetes es el ruido generado por el chorro de escape del cohete. El ruido del chorro se produce directamente a partir de la formación, propagación y disipación de vórtices o remolinos que se forman en la capa de corte de la pluma. Estos remolinos son de tamaño muy pequeño cerca de la salida de la tobera donde se forman originalmente y, a medida que se propagan a lo largo del penacho, se hacen más grandes hasta que eventualmente se disipan. Una vez que las ondas de sonido que se crean a partir de los remolinos comienzan a propagarse por el aire y se extienden por un área, crean cambios de presión que luego serán captados por los micrófonos. Dado que estas ondas de sonido varían en frecuencia, se generará un espectro de niveles de presión de sonido variables a lo largo de la pluma.

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