The sonic boom problem - Katerina Kaouri

El problema del estampido sónico - Katerina Kaouri

Traductor: Sebastian Betti Revisor: Denise RQ

Humans have been fascinated with speed for ages.

A los humanos nos fascina la velocidad desde siempre.

The history of human progress is one of ever-increasing velocity,

La historia del progreso humano crece a pasos agigantados,

and one of the most important achievements in this historical race

y uno de los logros más importantes en esta carrera histórica

was the breaking of the sound barrier.

fue la ruptura de la barrera del sonido.

Not long after the first successful airplane flights,

No mucho después de los primeros vuelos exitosos de avión,

pilots were eager to push their planes to go faster and faster.

los pilotos tenían ansias de más velocidad.

But as they did so, increased turbulence

Pero a la vez, las intensas turbulencias

and large forces on the plane prevented them from accelerating further.

y la gran presión ejercitada sobre el avión le impedían acelerar más.

Some tried to circumvent the problem through risky dives,

Algunos trataron de eludir el problema mediante inmersiones de riesgo,

often with tragic results.

a menudo con resultados trágicos.

Finally, in 1947, design improvements,

Por último, en 1947, mejoras en el diseño

such as a movable horizontal stabilizer, the all-moving tail,

como un estabilizador horizontal móvil y la cola móvil,

allowed an American military pilot named Chuck Yeager

permitieron que un piloto militar estadounidense llamado Chuck Yeager

to fly the Bell X-1 aircraft at 1127 km/h,

volara el avión Bell X-1

a 1127 km/h.

becoming the first person to break the sound barrier

convirtiéndose en la primera persona en cruzar la barrera del sonido

and travel faster than the speed of sound.

y viajar más rápido que la velocidad del sonido.

The Bell X-1 was the first of many supersonic aircraft to follow,

El Bell X-1 fue el primero de muchos aviones supersónicos que siguieron,

with later designs reaching speeds over Mach 3.

con diseños posteriores que alcanzaron velocidades por encima de Mach 3.

Aircraft traveling at supersonic speed create a shock wave

Volar a velocidad ultrasónica crea una onda de choque

with a thunder-like noise known as a sonic boom,

con un ruido como de trueno conocido como estampido sónico,

which can cause distress to people and animals below

que puede causar angustia a la gente y animales en tierra

or even damage buildings.

o incluso dañar edificios.

For this reason,

Por esta razón,

scientists around the world have been looking at sonic booms,

científicos de todo el mundo han estudiado los estampidos sónicos,

trying to predict their path in the atmosphere,

tratando de predecir su trayectoria en la atmósfera,

where they will land, and how loud they will be.

dónde van a aterrizar, y lo estruendoso que será.

Para entender mejor cómo estudian los científicos los estampidos sónicos,

To better understand how scientists study sonic booms,

let's start with some basics of sound.

empecemos con algunos conceptos básicos del sonido.

Imagine throwing a small stone in a still pond.

Imagina que lanzas una piedra pequeña en un estanque tranquilo.

What do you see?

¿Qué ves?

The stone causes waves to travel in the water

La piedra hace que las ondas viajen en el agua

at the same speed in every direction.

a la misma velocidad en cada dirección.

These circles that keep growing in radius are called wave fronts.

Estos círculos que siguen creciendo en un radio se llaman frentes de onda.

Similarly, even though we cannot see it,

Del mismo modo, aunque no lo veamos,

a stationary sound source, like a home stereo,

una fuente de sonido estacionaria, como un equipo de música estéreo,

creates sound waves traveling outward.

crea ondas sonoras que viajan hacia el exterior.

The speed of the waves depends on factors

La velocidad de las ondas depende de factores

like the altitude and temperature of the air they move through.

como la altitud y la temperatura del aire por la que se mueven.

At sea level, sound travels at about 1225 km/h.

A nivel del mar, el sonido viaja a unos 1225 km/h.

But instead of circles on a two-dimensional surface,

Pero en lugar de círculos en una superficie bidimensional,

the wave fronts are now concentric spheres,

los frentes de onda ahora son esferas concéntricas,

with the sound traveling along rays perpendicular to these waves.

con el sonido que viaja en rayos en forma perpendicular a estas ondas.

Now imagine a moving sound source, such as a train whistle.

Imagina una fuente de sonido en movimiento, como el silbato de un tren.

As the source keeps moving in a certain direction,

Conforme la fuente se sigue moviendo en una cierta dirección,

the successive waves in front of it will become bunched closer together.

las ondas sucesivas en su frente se irán agrupando más y más.

This greater wave frequency is the cause of the famous Doppler effect,

Esta mayor frecuencia de la onda es la causa del famoso efecto Doppler,

where approaching objects sound higher pitched.

donde los objetos que se acercan tienen sonido más agudo.

But as long as the source is moving slower than the sound waves themselves,

Siempre que la fuente se esté moviendo más lento que las ondas sonoras,

they will remain nested within each other.

permanecerán anidadas una dentro de otra.

It's when an object goes supersonic, moving faster than the sound it makes,

Cuando un objeto se vuelve supersónico, se mueve más rápido que el sonido,

that the picture changes dramatically.

esa imagen cambia drásticamente.

As it overtakes sound waves it has emitted,

A medida que supera las ondas sonoras que ha emitido,

while generating new ones from its current position,

mientras genera nuevas ondas desde su posición actual,

the waves are forced together, forming a Mach cone.

las ondas ejercen fuerzas mutuas formando un cono de Mach.

No sound is heard as it approaches an observer

No se oye sonido cuando se aproxima a un observador

because the object is traveling faster than the sound it produces.

porque el objeto se desplaza más rápido que el sonido que produce.

Only after the object has passed will the observer hear the sonic boom.

Solo después que el objeto ha pasado el observador oirá el estampido sónico.

Where the Mach cone meets the ground, it forms a hyperbola,

Cuando el cono de Mach toca el suelo se forma una hipérbola,

leaving a trail known as the boom carpet as it travels forward.

dejando un rastro conocido como alfombra auge conforme avanza.

This makes it possible to determine the area affected by a sonic boom.

Esto permite determinar el área afectada por una explosión sónica.

What about figuring out how strong a sonic boom will be?

¿Cómo se puede medir el estruendo de un estampido sónico?

This involves solving the famous Navier-Stokes equations

Para eso se deben resolver las famosas ecuaciones de Navier-Stokes,

to find the variation of pressure in the air

para encontrar la variación de presión en el aire

due to the supersonic aircraft flying through it.

producida por la aeronave supersónica que lo atraviesa.

This results in the pressure signature known as the N-wave.

Esto da lugar a la firma de presión conocida como onda N.

What does this shape mean?

¿Qué significa esta figura?

Well, the sonic boom occurs when there is a sudden change in pressure,

Bueno, se produce el estampido sónico si hay un cambio repentino en la presión,

and the N-wave involves two booms:

y la onda N implica dos estampidos:

one for the initial pressure rise at the aircraft's nose,

uno por el aumento de presión inicial en la nariz de la aeronave,

and another for when the tail passes,

y otro cuando pasa la cola

and the pressure suddenly returns to normal.

y la presión, de repente, vuelve a la normalidad.

This causes a double boom,

Esto provoca una doble estampida,

but it is usually heard as a single boom by human ears.

pero por lo general el oído humano la escucha como una sola.

In practice, computer models using these principles

En la práctica, los modelos informáticos que usan estos principios

can often predict the location and intensity of sonic booms

a menudo pueden predecir la ubicación y la intensidad de los estampidos sónicos

for given atmospheric conditions and flight trajectories,

para condiciones atmosféricas y trayectorias de vuelo dadas,

and there is ongoing research to mitigate their effects.

y hay investigaciones en curso para mitigar sus efectos.

In the meantime, supersonic flight over land remains prohibited.

Mientras tanto, el vuelo supersónico sobre la tierra sigue estando prohibido.

So, are sonic booms a recent creation?

¿Son los estampidos sónicos una creación reciente?

Not exactly.

No exactamente.

Mientras tratamos de encontrar maneras de silenciarlos

While we try to find ways to silence them,

a few other animals have been using sonic booms to their advantage.

algunos otros animales han usado estampidos sónicos en su beneficio.

The gigantic Diplodocus may have been capable of cracking its tail

El Diplodocus gigante pudo haber sido capaz de agitar su cola

faster than sound, at over 1200 km/h, possibly to deter predators.

más rápido que el sonido,

a más de 1200 km/h, quizá para disuadir depredadores.

Some types of shrimp can also create a similar shock wave underwater,

Algunos tipos de camarones pueden crear una onda de choque similar bajo el agua,

stunning or even killing pray at a distance

y aturdir o incluso matar a la presa a distancia

with just a snap of their oversized claw.

con solo un chasquido de sus garras de gran tamaño.

So while we humans have made great progress

Así, mientras los humanos hemos hecho grandes progresos

in our relentless pursuit of speed,

en nuestra búsqueda incesante de velocidad,

it turns out that nature was there first.

resulta que la naturaleza llegó allí antes.