O voo supersônico sem "estouro".
...Imaginemos um perfil lenticular imerso em uma corrente gasosa supersônica. Ondas de choque (adesivas) serão criadas, ondas planas. Duas dessas ondas partirão da borda de ataque e outras duas localizar-se-ão nas proximidades da borda de fuga. Em perspectiva:
Vista lateral:
Analogia hidráulica.
...Existe uma maneira muito simples de compreender, por analogia, o mecanismo de formação das ondas de choque. Em um escoamento líquido com superfície livre, a propagação das ondas de superfície é equivalente à do som em um gás. Tomemos, por exemplo, uma massa de fluido em repouso. Um pescador com vara observa sua boia e puxa levemente a linha. Essa boia oscilará e provocará o surgimento de ondas circulares, que se propagarão a uma velocidade da ordem de alguns centímetros por segundo:
...Em sua banheira, você obterá o mesmo resultado movendo de baixo para cima um palito de dentes ou um fósforo.
Se o fluido estiver em movimento (vista superior), essas ondas circulares, que não foram emitidas no mesmo instante, deslocar-se-ão do centro:
...A imagem à direita corresponde a um movimento "sônico". As ondas sonoras são a imagem de uma perturbação de pressão em um gás. Esses experimentos de analogia hidráulica, antigamente ensinados na Escola Nacional Superior de Aeronáutica (Supaéro), da qual sou formado, eram objeto de trabalhos práticos.
...O que acontece quando o fluido se desloca a uma velocidade superior à velocidade de propagação das ondas de superfície? Obtém-se o esquema a seguir:
..As perturbações emitidas pelo objeto tenderão a acumular-se ao longo de duas linhas que partem do objeto.
...Nem todos têm um curso d'água ao alcance da mão. Assim, em vez de considerar um objeto imóvel colocado em uma corrente líquida, pode-se igualmente deslocá-lo e obter o mesmo resultado. Faça o mesmo na água da sua banheira, deslocando o fósforo ou a ponta do palito de madeira, mais afiada. Formar-se-ão então o que se chamam de "ondas de Mach". Se conhecermos a velocidade a de deslocamento das ondas de superfície e a velocidade V de deslocamento do objeto, é fácil calcular o ângulo de Mach a.
...Inversamente, se medirmos esse ângulo a, podemos calcular a velocidade V do fluido.
...Essas ondas de Mach estarão tanto mais inclinadas quanto maior for essa velocidade V.
...Um vertedouro é um excelente laboratório de hidráulica onde a velocidade V é variável, crescente para jusante. Se colocarmos o fósforo na água, observaremos o seguinte:
..Outro "laboratório de hidráulica" é constituído por uma sarjeta. As asperezas presentes na superfície vertical da calçada, em contato com a água em escoamento, provocam o surgimento de ondas de Mach, assim como aquelas que bordam a outra extremidade do canal líquido. A superfície da água fica assim sulcada por essa rede de ondas, que indicam tanto a direção quanto a velocidade do escoamento. O fluido escoa ao longo da bissetriz interna das ondas de Mach. Se o escoamento, na sarjeta, ocorrer a velocidade constante, a superfície líquida fica sulcada por ondulações, ondas de Mach, formando "hachuras paralelas":
...Se a velocidade da água aumentar, para jusante, porque a declividade aumenta, as ondas se inclinarão:
..Fenômeno inverso se houver desaceleração do fluido, porque a inclinação diminui:
..Essa desaceleração, em uma sarjeta, pode dever-se ao atrito da água no leito, quando a profundidade se torna bastante pequena. Se você observar de perto um escoamento, observará o seguinte:
...As ondas de Mach endireitam-se à medida que nos aproximamos da "borda da água", o atrito no leito desacelerando o escoamento. Quando as ondas se tornam perpendiculares ao escoamento, a velocidade baixou até a velocidade de propagação das ondas de superfície. O escoamento tornou-se "subsônico". Nessa região, as ondas de Mach desaparecem. Se você mergulhar um fósforo ou um grampo de cabelo no escoamento, poderá verificar isso.
...Há assim muitas coisas a aprender da observação das sarjetas.
...Se a sarjeta fizer uma curva, teremos dois casos. Aqui está o primeiro:
..Ao fazer essa curva, a água acelerará. Obtém-se o que se chama em mecânica dos fluidos de "leque de expansão". O fato de as características se inclinarem sinaliza essa aceleração. Correlativamente, a altura da água, equivalente à pressão em um gás, diminuirá. Pode-se completar este desenho representando a segunda família de ondas de Mach:
....Para saber mais sobre a MHD, consulte a história em quadrinhos que publiquei em 1983 pela Editions Belin, 8 rue Férou, Paris 75006. Você também pode obter a versão em CD deste álbum no "Cd-Lanturlu". Acesso ao formulário de pedido clicando no ícone no rodapé da página.
Contador inicializado em 1º de junho de 2000