Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 12º - Capítulo 16.Exercício - Ex. 53
Um avião a jato voa passando verticalmente sobre sua cabeça com Mach e permanece a uma altura constante de . a) Qual é o ângulo do cone das ondas de choque? b) Quanto tempo depois de o avião passar sobre a vertical acima da sua cabeça você ouvira o estrondo sônico? Despreze a variação da velocidade do som com a altura.
Passo 1
Bom, vamos usar as relações entre o ângulo do cone, as velocidades do som e do jato e o número Mach:
Como o enunciado deu o número Mach, vamos usar o seguinte:
Substituindo:
Passo 2
b) Nesse caso, a onda do estrondo sônico só chega no ouvinte quando o cone forma um ângulo com o chão, que é o que calculamos, a questão é que o cosseno desse ângulo, vai ser a velocidade do avião vezes o tempo que a onda levou até chegar no ouvinte (a figura está com valores diferentes, foi usada só para dar uma ideia de como o cosseno se forma):
Com isso, a gente pode calcular o tempo usando a tangente, para relacionarmos ele com a altura do avião:
Substituindo usando a equação do passo 1:
A gente fica com:
Isolando :
E substituindo os valores: