El vuelo supersónico sin "bang".
...Imaginemos un perfil lenticular sumergido en una corriente gaseosa supersónica. Se crearán ondas de choque (adheridas), ondas planas. Dos de estas ondas partirán del borde de ataque y otras dos se localizarán en las proximidades del borde de fuga. En perspectiva:
Vista de perfil:
Analogía hidráulica.
...Existe una forma muy sencilla de comprender, por analogía, el mecanismo de formación de las ondas de choque. En un flujo líquido de superficie libre, la propagación de las ondas de superficie es equivalente a la del sonido en un gas. Tomemos por ejemplo una masa fluida en reposo. Un pescador vigila su flotador y tira ligeramente de su sedal. Este flotador oscilará y provocará la partida de ondas circulares, que se propagarán a una velocidad del orden de algunos centímetros por segundo:
...En su bañera, llegará al mismo resultado desplazando de abajo arriba un palillo de dientes, o una cerilla.
Si el fluido está en movimiento (vista desde arriba), estas ondas circulares, que no han sido emitidas en el mismo momento, se descentrarán:
...La imagen de la derecha corresponde a un movimiento "sónico". Las ondas sonoras son la imagen de una perturbación de presión en un gas. Estas experiencias de analogía hidráulica, antaño enseñadas en la Escuela Nacional Superior de Aeronáutica (Supaéro), de la que soy egresado, eran objeto de trabajos prácticos.
...¿Qué ocurre cuando el fluido se desplaza a una velocidad superior a la velocidad de propagación de las ondas de superficie? Se obtiene el esquema siguiente:
..Las perturbaciones emitidas por el objeto tenderán a acumularse según dos líneas que parten del objeto.
...No todo el mundo tiene un curso de agua al alcance de la mano. Así pues, en lugar de considerar un objeto inmóvil colocado en una corriente líquida, se puede igualmente desplazar este y obtener el mismo resultado. Hará lo mismo en el agua de su bañera, desplazando su cerilla, o la punta de su palillo de madera, más puntiaguda. Se formarán entonces lo que se llaman "ondas de Mach". Si se conoce la velocidad a de desplazamiento de las ondas de superficie y la velocidad V de desplazamiento del objeto, es fácil calcular el ángulo de Mach a.
...Inversamente, si se mide este ángulo a se puede calcular la velocidad V del fluido.
...Estas ondas de Mach estarán tanto más inclinadas cuanto mayor sea esta velocidad V.
...Un vertedero es un excelente laboratorio de hidráulica donde la velocidad V es variable, creciente hacia aguas abajo. Si se coloca su cerilla en el agua, se observará esto:
..Otro "laboratorio de hidráulica" está constituido por una cuneta. Las asperezas presentes en la superficie vertical del bordillo, en contacto con el agua en flujo, provocan la partida de ondas de Mach, al igual que las que bordean el otro extremo del canal líquido. La superficie del agua queda así estriada por esta red de ondas, que indican a la vez la dirección y la velocidad del flujo. El fluido fluye según la bisectriz interior de las ondas de Mach. Si el flujo, en la cuneta, se efectúa a velocidad constante, la superficie líquida se encuentra estriada de onditas, de ondas de Mach, formando "rayados paralelos":
...Si la velocidad del agua crece, hacia aguas abajo, porque la pendiente aumenta, las ondas se inclinarán:
..Fenómeno inverso si hay una desaceleración del fluido, porque la pendiente disminuye:
..Esta desaceleración, en una cuneta, puede deberse al rozamiento del agua sobre el suelo, cuando la profundidad se vuelve bastante pequeña. Si observa de cerca un flujo, observará esto:
...Las ondas de Mach se enderezan a medida que uno se acerca al "borde del agua", ya que el rozamiento sobre el suelo frena el flujo. Cuando las ondas se vuelven perpendiculares al flujo, la velocidad ha descendido hasta la de la propagación de las ondas de superficie. El flujo se ha vuelto "subsónico". En esta región las ondas de Mach desaparecen. Si sumerge una cerilla o una horquilla en el flujo, podrá verificarlo.
...Hay así muchas cosas que aprender de la observación de las cunetas.
...Si la cuneta gira, se tendrán dos casos. He aquí el primero:
..Al tomar esta curva, el agua se acelerará. Se obtiene lo que se llama en mecánica de fluidos un "abanico de expansión". El hecho de que las características se inclinen señala esta aceleración. Correlativamente, la altura del agua, equivalente a la presión en un gas, descenderá. Se puede completar este dibujo haciendo figurar la segunda familia de ondas de Mach:
....Para saber más sobre la MHD, remitirse al cómic que publiqué en 1983 en las Ediciones Belin, 8 rue Férou, París 75006. Puede tener igualmente la versión-cd de este álbum en el "Cd-Lanturlu". Acceso al bono de pedido haciendo clic en el icono en la parte inferior de la página.
Contador inicializado el 1° de junio de 2000