Para ampliar la respuesta de Alex Revill, esto tiene que ver con la energía cinética del objeto / partícula que viaja más rápido que la velocidad del sonido.
Una partícula / objeto con masa viaja a una velocidad indicada por su energía cinética. Por supuesto, en un medio, a medida que pasa el tiempo, la partícula / objeto transfiere parte de esta energía cinética a las partículas del medio (si el medio es aire, entonces estas son moléculas de nitrógeno, oxígeno, etc.). Así, la velocidad de la partícula / objeto disminuye con el tiempo (clásicamente debido a una fuerza de “fricción” o “arrastre”).
Hay un límite superior para la velocidad de una partícula / objeto con masa, que es la velocidad de la luz. La idea, proveniente de las teorías de la relatividad de Einstein, es que para que una partícula / objeto con masa alcance la velocidad de la luz, necesita una cantidad infinita de energía cinética. En nuestro mundo finito, no podemos descubrir cómo hacer eso, por lo que estas partículas / objetos están atrapados viajando por debajo de la velocidad de la luz.
- En la Tierra tenemos la aurora boreal. ¿Qué tipo de fenómenos visuales podría encontrar en los cielos de otros planetas alrededor del universo?
- ¿Qué es una magnitud pseudoscalar? ¿La carga eléctrica es de magnitud escalar o seudoescalar?
- Si la Tierra tiene cero potencial, ¿significa si la Tierra es un conductor, aislante o dieléctrico?
- ¿La Ley de Gay Lussac obedece la ley del cuadrado inverso?
- ¿Cuál es la cantidad de energía? No me refiero a sus formas o sus propiedades, sino a lo que realmente es.
La velocidad del sonido es un concepto diferente, y no es tanto un límite como una línea límite. El sonido viaja por vibraciones en un medio, que a menudo es aire. Estas vibraciones, a nivel microscópico, son en realidad moléculas de nitrógeno, oxígeno, etc. que se golpean entre sí y transfieren energía cinética de tal manera que si observa un grupo grande de ellas, puede ver un flujo neto de energía en una dirección determinada (el dirección de la propagación del sonido). Esto ocurre en medios que son compresibles (incluso los medios “incompresibles” son en realidad muy, muy, ligeramente compresibles, lo que a menudo se aproxima en cero, pero no puede ser para la propagación del sonido).
Ahora piense en la partícula / objeto que viaja por el aire. A nivel microscópico, ¿qué pasa? La partícula / objeto golpea moléculas de nitrógeno, oxígeno, etc. y les transfiere algo de energía cinética, pero viaja a su propia velocidad (disminuyendo la velocidad debido a esas transferencias). El aire, debido a esta energía cinética recién transferida en la dirección del movimiento de la partícula / objeto, tiene un flujo neto de energía cinética en esa misma dirección, lo que significa que el sonido viaja en esa dirección. Sin embargo, la velocidad a la que la energía cinética se mueve a lo largo del aire está limitada por la velocidad del sonido, mientras que la partícula / objeto no lo está. Debido a que las moléculas de aire (ick, no me gusta ese término) no pueden moverse tan rápido como una partícula / objeto que se mueve más rápido que la velocidad del sonido, se atascan en la parte delantera de la partícula / objeto, formando un “cono” supersónico, que es de donde viene el “boom sónico” *. La partícula / objeto aún viaja más rápido que la velocidad del sonido (por el momento, hasta que el arrastre reduzca su velocidad a la velocidad del sonido), porque no le importa la velocidad de las vibraciones en el aire, solo le importa mantener es impulso **.
* El “boom sónico” en realidad proviene del colapso de esas moléculas de nitrógeno, oxígeno, etc. de su acumulación en el “cono” supersónico de regreso a sus posiciones en el aire. Este colapso transfiere energía cinética en un montón de direcciones, causando una onda (casi) omnidireccional que llamamos el “boom sónico”.
** Las partículas no se preocupan por nada, no son seres conscientes. Sin embargo, la idea de “preocuparse por mantener su impulso” proviene del concepto físico de la inercia, donde el impulso de una partícula se mantiene en ausencia de fuerzas externas (por ejemplo, fuerzas de arrastre).
