Admita velocidade do som APS

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Logo antes de atingir (e ultrapassar) Mach 1, aviões podem enfrentar certa instabilidade durante o voo por conta do acúmulo de ar na parte dianteira do avião e nas partes frontais das partes aerodinâmicas. Por isso a importância de jatos supersônicos ultrapassarem essa velocidade com certa rapidez, evitando ficar no limiar de velocidades sub e supersônicas.
Por conta da variação de pressão que, em determinadas condições de temperatura e umidade, podemos observar a formação de um cone de condensação, como nas imagens abaixo:
Assim, “supersônico” é tudo aquilo que viaja “acima da velocidade do som”.
Se o número de Mach exceder 1, o fluido ou corpo encontra-se a mover com velocidade supersónica. Se o número de Mach for superior a 5, diz-se ser hipersônico. 
 Pois esse número é especialmente útil na técnica aeronáutica, nesta técnica é frequente dividir as zonas de velocidade descritas por meio do número de Mach.
Na zona das velocidades menores que a do som (zona subsónica), em toda a superfície de um corpo circundado por uma corrente existe uma velocidademenor do que a do som. Na zona da barreira do som (zona transónica) aparecem, na superfície do corpo circundado por uma corrente, simultaneamente, velocidades subsónicas e velocidades supersónicas, aumentando a resistência do corpo por saltos (barreira do som). Na zona develocidades maiores que a do som (zona supersónica), aproximadamente a partir de Mach = 1,3, em toda a superfície do corpo existe velocidadesupersónica.
Neste caso, a resistência aumenta de forma moderada. A zona situada acimade
Mach = 5 designa-se por zona hipersónica.
As correntes com o mesmo número de Mach comportam-se de maneirasemelhante.
Abreviadamente fala-se em "velocidade de voo de Mach n" quando se está a voar a uma velocidade n vezes a do som.
Com o ar a 20 ºC, Mach 1 corresponde, aproximadamente, a 340 m/s ou a 1200 km/h.
Fala-se ainda do cone de Mach, sendo este definido como a superfícieenvolvente das frentes de onda das ondas de choque esféricas, cujo vérticeestá situado na ponta de um objeto que voa com velocidade superior à do som.
Número Mach ou Velocidade Mach
O Número de Mach ou velocidade Mach (Ma) é a velocidade de um objeto ou avião em relação à velocidade do som. Assim, o número Mach ou velocidade Mach de um avião pode estar tanto abaixo, igual ou acima de velocidade do som. Assim quando dizemos que a velocidade e um avião é de Mach 1, estamos dizendo que sua velocidade é igual à velocidade do som. Se disser Mach 2, sua velocidade e de duas vezes a velocidade do som. E assim por diante.
Já sabemos que a velocidade do som, ao nível do mar a uma temperatura 20º C, é de aproximadamente 343 m/s. Se transformamos essa velocidade em quilômetros por hora, teremos o seguinte resultado:
343 m/s x 60 seg. = 20.590 metros por minuto (m/m)
20.590 m/m x 60 min. = 123.540 metros por hora (m/h)
123.540 m/h ÷ 100 metro = 1.236 quilômetros por hora (Km/h)
Então, temos que a velocidade do som é de 1.236 Km/h
Para calcular o número mach ou velocidade Mach (Ma) de um avião, basta utilizar a equação a seguir:
 
Para fazer um exercício prático com a equação acima, vamos considerar que a velocidade do som seja a mesma do exemplo que demos anteriormente (1.236 Km/h), e que a velocidade do avião seja de 2.472 Km/h. Então teremos:
  
Obtivemos “2” como resultado. Portanto, a velocidade do avião de nosso exemplo é de “Mach 2” (Ma 2). Ou seja, é de duas vezes a velocidade do som. E é a esse número (mach 2) que chamamos de “número mach” ou “velocidade mach” (Ma).
A velocidade Mach (Ma) varia de acordo com a temperatura e pressão do ar atmosférico. Por essa razão, para a determinação mais precisa da do númeo mach ou velocidade mach, é necessário conhecer a exata temperatura e pressão do ar em que o avião está voando no momento do cálculo.
De forma geral, para o cálculo do número mach ou velocidade mach, convencionou-se a velocidade do som como sendo de 340 m/s, ou seja, em torno de 1.224 Km/h.
340 m/s x 60 seg. = 20.400 metros por minuto (m/m)
20.400 m/m x 60 min. = 122.400 metros por hora (m/h)
122.400 m/h ÷ 100 metro = 1.224 quilômetros por hora (Km/h)
Como vimos anteriormente, quando a temperatura cai, a velocidade do som também diminui. Vimos também que, à medida em que vamos ganhando altitude, a temperatura vai caindo. Isso significa que, em grandes altitudes, um avião poderá atingir a velocidade do som com velocidades inferiores à 1.224 Km/h.
As aeronaves supersônicas são equipadas com um aparelho conhecido por “Machmetro” que mede e informa para o piloto a velocidade Mach (Ma).
Para a comparação dos efeitos físicos ambientais e também estruturais da aeronave, usualmente a velocidade sônica é dividida nos seguintes níveis:
• Subsônica: velocidade menor que Mach 1 (Ma < 1)
• Sônica: Velocidade igual à velocidade do som (Ma = 1)
• Supersônica: Velocidade entre Mach 1.2 e Mach 5 (Ma 1.2 e Ma 5)
• Hipersônica: Velocidade acima de Mach 5 (Ma > 5)
Existe ainda a velocidade “Transônica”, que é a velocidade que se encontra entre a “subsônica” e a “supersônica”.
 
Quando a aeronave ultrapassa a velocidade “sônica” (velocidade do som), nesse exato momento também ocorre um forte estrondo e a pressão do ar na frente da aeronave se torna abruptamente maior. E a essa abrupta pressão se dá o nome de “onda de choque”. A partir da primeira onda de choque, e à medida que a aeronave vai avançando, vai-se formando, instantaneamente, novas ondas de choque (onda 1, 2, 3, etc.), que vão se afastando para trás e expandindo o diâmetro de sua propagação. Veja desenho a seguir:
 
À medida em que as ondas de choque vão se afastando para trás e expandindo o diâmetro de sua propagação, elas vão tomando um formato cônico, que é o chamado “cone de Mach”.
Um avião, quando atinge a velocidade sônica, ele comprime o ar a sua frente, o qual forma uma placa de ar comprimido permanente no nariz da aeronave, e que ali permanece como se fosse um paredão sendo empurrado durante todo o tempo em que o avião permanecer na velocidade do som. E é exatamente à esse paredão ou barreira de ar comprimido preso ao nariz da aeronave que se dá o nome de “barreira do som” ou “barreira sônica”. Quando o avião atinge a velocidade supersônica e ultrapassa essa barreira, dizemos que “o avião quebrou a barreira do som”.
Quando um avião quebra a barreira do som, ocorre uma explosão de gases que gera um estrondo enorme, e a propagação dos gases, nesse momento, se torna uma bomba capaz de destruir muita coisa a sua volta. Por essa razão, é proibido ultrapassar a barreira do som sobre cidades e outras localidades.
Entre muitos outros exemplos do perigo ou efeito nocivo dessa explosão, podemos citar aquele voo rasante que um caça da Força Aérea Brasileira fez em 2012, sobre a Esplanada dos Ministérios em Brasília. Durante esse rasante, ele quebrou a barreira do som, e, nesse exato momento, a explosão dos gases também quebrou os vidros das janelas do Supremo Tribunal Federal.
Já em velocidade supersônica, o choque da aeronave com a massa do ar a sua frente provoca um aumento enorme de temperatura na zona de choque, no nariz da aeronave principalmente, e que se estende por toda a parte externa do cone de Mach. A alta temperatura, por sua vez, provoca a ionização e dissolução de moléculas de gás antes mesmo da onda de choque começar, ou seja, voando em velocidade supersônica não há mais a formação da barreira de som, no nariz da aeronave.
Por essa razão, as partes ou superfícies dos aviões supersônicos e hipersônicos onde ocorrem os choques são construídas e revestidas de materiais de muita resistência ao calor.
É um número adimensional tipicamente usado para descrever a velocidade dos aviões. Mach 1 equivale à velocidade do som, Mach 2 é duas vezes a velocidade do som, etc
É um número adimensional tipicamente usado para descrever a velocidade dos aviões. Mach 1 equivale à velocidade do som, Mach 2 é duas vezes a velocidade do som, etc.
Este número foi proposto pelo físicoe filósofo austríaco Ernst Mach (1838-1916), um dos maiores teóricos da física dos séculos XIX-XX, como uma maneira singela de expressar a velocidade de um objecto com respeito à velocidade do som.
A utilidade do número de mach reside em que permite expressar a velocidade de um objecto não de forma absoluta em km/h ou m/s, senão tomando como referência a velocidade do som, algo interessante desde o momento em que a velocidade do som muda dependendo das condições da atmosfera. Por exemplo, quanto maior seja a altura sobre o nível do mar ou menor a temperatura da atmosfera, menor é a velocidade do som. Desta maneira, não é necessário saber a velocidade do som para saber se um avião que voa a uma velocidade dada a superou: basta com saber seu número de mach.
Normalmente, as velocidades de voo classificam-se segundo seu número de Mach em:
Desde o ponto de vista da mecânica de fluídos, a importância do número de Mach reside em que compara a velocidade do móvel com a velocidade do som, a qual coincide com a velocidade máxima das perturbaciones mecânicas no fluído.
ESPÉCIES DE FLUXO DE AR
Subsônico quando a sua velocidade verdadeira é inferior a 75% da velocidade do som. 
Transônico quando a sua velocidade verdadeira varia entre 75% e 120% da velocidade do som. 
Supersônico quando a sua velocidade verdadeira é superior à velocidade transônica, mas inferior a 5 vezes a velocidade do som. Entre o Mach 1,2 e o Mach 5.0. 
Hipersônico  quando a sua velocidade verdadeira é superior a 5 vezes a velocidade do   som.