Enunciado

Por que uma aeronave subsônica, não importa quão ruidosa ela seja, não pode produzir um estrondo sônico?

Passo 1

Falaaa, galera! Tudo tranquilo? Bora analisar um pouco o estrondo sônico.

O estrondo sônico é o som produzido por uma onda de choque. Uma onda de choque é caracterizada pela diferença abrupta e intensa da pressão do ar que ocorre devido à superposição de ondas sonoras produzidas por objetos que viajam com velocidade maior que a velocidade do som no ar.

Passo 2

A superposição ocorre pois o objeto está sempre à frente das ondas produzidas. Para entender melhor lembre-se do efeito Doppler no qual uma fonte sonora que se aproxima de um observador parado produz frentes de ondas que estão mais próximas umas das outras do que se ela estivesse em repouso. Isso faz com que o observador ouça um comprimento de onda menor e, consequentemente, uma maior frequência.

Portanto, perceba que a onda de choque seria o resultado de um caso extremo do efeito Doppler (com as devidas restrições de definição) que acontece quando o objeto se move com velocidade igual a velocidade de propagação das ondas no meio. Nesse caso o comprimento de onda que chega ao observador é nulo, ou seja, as ondas chegam acumuladas uma sobre as outras, produzindo assim um grande acréscimo de pressão nesta região.

Quando a fonte ultrapassa a velocidade do som algo semelhante acontece. A diferença é que agora a superposição não acontece mais em cima da fonte e sim em uma região cônica conhecida como onda de choque como ilustrado na primeira figura.

Passo 3

Dessa forma, se a aeronave não possuir velocidade suficiente para que possa “deixar as ondas para trás” não será possível a superposição construtiva dessas, ou seja, não haverá um estrondo sônico.

Resposta

Uma aeronave só pode produzir um estrondo sônico quando ela possui um uma velocidade escalar maior do que a velocidade de propagação do som naquele meio (em nosso caso o ar).

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