¿Qué causa un boom sónico?

El boom sónico no es más que un sonido producido cuando se rompe la barrera del sonido.
cuando un cuerpo aerodinámico se mueve a una velocidad menor que la velocidad del sonido, se dice que se mueve a una velocidad subsónica. El frente de onda se forma en ese caso como:
A medida que aumenta la velocidad, alcanza la velocidad del sonido y nuestro número de mach llega a 1.0. la velocidad así llamada es velocidad transónica y frente de onda para este caso:

Esta es la barrera para el sonido, es decir, el número de Mach = 1. Cuando la velocidad aumenta más que la velocidad del sonido, la barrera del sonido se rompe y la escuchamos como una explosión sónica (es decir, la propagación de la explosión sónica)
También puede haber visto una cola en forma de cono detrás de un avión que se mueve a una velocidad supersónica:
Esto sucede porque cuando la barrera del sonido se rompe y el avión aumenta repentinamente su velocidad, hay una gran cantidad de caída de presión variable cerca de la proximidad del avión, lo que a su vez provoca la caída de la temperatura también. Esta caída de temperatura condensa la humedad.
Pero, ¿por qué solo esta forma de cono?
Esto sucede debido al frente de onda formado debido a la velocidad relativa del plano con respecto al sonido. Así, este cono representa el patrón del frente de onda del sonido.
ESPERO QUE ESTO SATISFACE TUS CONSULTAS 🙂

Básicamente, debido a que el sonido es un tipo de onda muy especial, y para cualquier material dado, solo hay una velocidad a la que esa onda puede moverse a través del material. Y, lo que es más importante, cada vez que hace que un material se mueva a esa velocidad más de sí mismo, está haciendo una onda de sonido en el momento en que la parte empujada del material alcanza la velocidad del sonido. Porque eso es el sonido: oh onda moviéndose a través de un material dado a la velocidad exacta que convierte la energía de la onda en sonido.

Entonces, si un avión viaja a 500 millas por hora por el aire, constantemente empuja un poco de aire y obliga a ese aire a ir repentinamente 500 millas por hora. Entonces está haciendo una onda no sonora en el aire. Esta ola no se mueve lo suficientemente rápido como para transferir toda su energía limpiamente al siguiente grupo de aire y al siguiente y al siguiente. Entonces la ola se desmorona antes de que pueda llegar a tu oído.

Pero si el avión va un poco más rápido, agrega más y más energía a la ola de aire que está formando. Y cuando alcanza la velocidad del sonido a través del aire, esa onda ciertamente tiene suficiente energía para pasar sin problemas toda esa energía al siguiente aire y al siguiente y al siguiente sin que la onda se rompa.

Ahora, esta ola de aire se extiende más y más sin perder su forma. Se extiende cada vez más a medida que la ola se hace más grande a medida que se extiende en todas las direcciones, pero se mantiene lo suficientemente unida como para ser detectada en el momento en que llega a los oídos. Entonces escuchas un boom. Este auge puede parecer diferente a otros ruidos fuertes porque se sabe que rompe ventanas y agita las estanterías, pero le aseguro que si tuviera el equipo estéreo adecuado, podría hacer que otros sonidos hagan lo mismo.

El boom sónico es un fenómeno acústico asociado con el vuelo supersónico.

Caso: me imagino que estás tirando una piedra en un lago. ¿Lo que pasa? Observa cascabeles propagándose.

Caso: 2 igual que cuando suenas un silbato, el silbato emite ondas de sonido. En este caso, las ondas sonoras se propagan.

Ondas de choque

• En los casos anteriores, está claro que cuando un avión se mueve a través de la atmósfera crea ondas de sonido (ondas acústicas). Esta onda que se propaga a través de la atmósfera sufre una distorsión no lineal, y finalmente golpea el suelo o se disipa en la atmósfera superior.
• El problema es cuando el avión viaja a una velocidad de sonido, cuando la velocidad aumenta, las olas se unen o comprimen, y finalmente se fusionan en una sola onda de choque.

estampido supersónico

• En ausencia de la turbulencia atmosférica, las ondas de choque comienzan en la nariz del avión y terminan en la cola.
• Hay un aumento en la presión en la nariz (porque la presión y la temperatura aumentan a través de una onda de choque) disminuyendo constantemente a una presión negativa en la cola, seguido de un repentino retorno a la presión normal después de que el avión pasa.
• El auge se experimenta cuando hay un cambio repentino en la presión. Por lo tanto, el auge ocurre dos veces. Una vez, cuando el aumento de la presión inicial de la nariz golpea a otro cuando la cola pasa y la presión de repente vuelve a la normalidad.
• Este perfil de presión general se conoce como una onda N debido a su forma. Como se muestra en la figura a continuación.
  

Un boom sónico es el sonido asociado con las ondas de choque creadas por un objeto que viaja por el aire más rápido que la velocidad del sonido. Los auges sónicos generan enormes cantidades de energía sonora, sonando como una explosión. El estallido de una bala supersónica que pasa por encima es un ejemplo de una explosión sónica en miniatura.
El sonido de un boom sónico depende en gran medida de la distancia entre el observador y la forma del avión que produce el boom sónico. Un boom sónico generalmente se escucha como un doble “boom” profundo ya que el avión está generalmente a cierta distancia. Sin embargo, como han escuchado los que han presenciado aterrizajes del transbordador espacial, cuando el avión está cerca, el boom sónico es un “estallido” o “crack” más agudo. El sonido es muy parecido al de los fuegos artificiales utilizados para exhibiciones. Es un error común pensar que solo se genera un boom durante la transición subsónica a supersónica, más bien, el boom es continuo a lo largo de la alfombra del boom durante todo el vuelo supersónico. Como lo expresó un antiguo piloto de Concorde: “En realidad no se oye nada a bordo. Todo lo que vemos es la onda de presión que se mueve por el avión; da una indicación de los instrumentos. Y eso es lo que vemos alrededor de Mach 1. Pero nosotros no escucho el sonido sónico ni nada de eso. Es como la estela de un barco: está detrás de nosotros “.

Una explosión sónica es el sonido producido cuando un objeto “rompe” la barrera del sonido, es decir, cuando viaja más rápido que la velocidad del sonido.

Explicación:
Cuando un cuerpo viaja por debajo de la velocidad del sonido (subsónico), el sonido emitido por él viaja en todas las direcciones. En la figura siguiente, suponga que el punto B es el objeto que emite las ondas de sonido (representado por los círculos concéntricos). Las ondas sonoras son solo “pulsos de presión”.

Ahora, si el objeto viaja a la velocidad del sonido (Mach 1), está en la “punta” del pulso de presión, también conocido como onda de sonido.

Cuando el objeto rompe este pulso de presión, se emite un boom sónico.