Nombre de Mach
.jpg)
El nombre de Mach, o simplement Mach, és el quocient entre la velocitat d'un objecte en un medi determinat i la velocitat del so en aquell mateix medi. Rep aquest nom en honor del físic i filòsof austríac Ernst Mach. S'acostuma a representar per M. Així, per a obtenir el nombre de Mach, només cal aplicar la fórmula
o, el que és el mateix, nombre de Mach = velocitat de l'objecte / velocitat del so. El nombre resultant és adimensional, i tant pot expressar la velocitat del fluid com la velocitat d'un cos relativa al fluid.
Aeronàutica [modifica]
En aeronàutica, el valor de la velocitat expressada en termes del nombre de Mach depèn òbviament de la velocitat del so en l'atmosfera, la qual varia en funció de factors com ara l'altura i la temperatura. La velocitat d'una nau es pot expressar segons el seu nombre de Mach: per exemple, Mach 1 és la velocitat del so, Mach 2 el doble de la velocitat del so i Mach 0,5 la meitat. En funció del nombre de Mach es parla de:
- Velocitat subsònica M < 0,7
- Velocitat transsònica 0,7 < M < 1,2
- Velocitat sònica M = 1
- Velocitat supersònica 1,2 < M < 5
- Velocitat hipersònica M > 5
Els avions comercials solen volar a velocitats de creuer properes a Mach 0,75, situant-les entre les velocitats subsòniques i transsòniques. Els únics avions de línies aèries comercials amb capacitat de volar a velocitats superiors a les del so, o velocitats supersòniques, foren l'Aérospatiale-BAC Concorde i el Tupolev Tu-144, ambdós retirats del servei.
El primer pilot a superar la velocitat del so (Mach 1) fou Charles Elwood "Chuck" Yeager, al comandament d'un Bell X-1, dissenyat específicament per a aquesta tasca, el 14 d'octubre de 1947.
Generalitats [modifica]
El nombre de Mach s'usa comunament amb objectes movent-se a alta velocitat en un fluid, i en l'estudi de fluids fluint ràpidament dins de toveres, difusors o túnels de vent. A una temperatura de 15 °C, Mach 1 és igual a 340,3 m/s (1.225 km/h) a l'atmosfera. La velocitat corresponent al nombre de Mach no és una constant, depèn principalment de la temperatura i la composició de l'aire, i no gaire de la pressió. Així, a l'estratosfera el nombre de Mach no varia notablement amb l'altura.
El nombre de Mach és molt utilitzat en aeronàutica per a comparar el comportament dels fluids al voltant d'una aeronau en diferents condicions. Això és possible gràcies a que el comportament d'un fluid en l'entorn d'un objecte és molt similar si el seu nombre de Mach és el mateix. Per tant, una aeronau viatjant a Mach 1 experimentarà les mateixes ones de xoc, independentment que es trobi al nivell del mar (340,3 m/s) o 11.000 metres d'alçada (295 m/s), fins i tot quan en el segon cas la seva velocitat és tan sols un 86 % de la del primer cas.
La classificació dels règims incloent el règim hipersònic no és capritxosa: per a un nombre de Mach molt elevat (la frontera tècnica depèn de la forma del mòbil, en general M > 5), les ones de xoc són de tal magnitud que l'aire es dissocia darrere, i deixa de ser aire i satisfer-ne les propietats corresponents, per a convertir-se en una barreja de gasos dissociada, amb capes elèctricament carregades encara que neutra en el seu conjunt, que deixa de comportar-se com ho feia l'aire.
Es demostra que el nombre de Mach és també el quocient de les forces inercials (també referint-se a les forces aerodinàmiques) i les forces elàstiques.
Vegeu també [modifica]
|
|||||
