Si estuvieras en la punta de un avión que va más rápido que la velocidad del sonido en el metal del avión, ¿serías capaz de escucharlo?

Podías escucharlo / sentirlo a través del metal (compuesto, vidrio) del fuselaje y el aire en la cabina, pero no podías atravesar el aire exterior. La relatividad del (falta de) movimiento entre usted y el motor no es relevante en el caso específico de un observador sentado afuera (literalmente ‘en la nariz’) con respecto al sonido del motor que lo alcanza a través del rápido movimiento del aire exterior.

La propagación de las ondas sonoras (ondas de presión) siempre se realiza a través de un medio (en este caso, aire o metal) y cuando el aire fluye más rápido que la velocidad del sonido en relación con usted y con los motores, el ruido de los motores puede ‘ No lo alcanzo cuando está sentado afuera frente a los motores. Después de todo, el medio (aire) se mueve más rápido que la onda que se propaga a través de él.

Sin embargo, es posible que el sonido que se mueve a través de la estructura y todo lo que transporta el avión llegue a usted. Entonces, si pusieras la oreja contra el fuselaje, escucharás los motores. (Si no fuera por el hecho de que sus tímpanos probablemente estén dañados sin posibilidad de reparación en esta situación.) Debido a que con respecto al sonido que se propaga a través del avión en sí, el medio (estructura, fuselaje y aire de la cabina del avión) no se mueve con respecto al fuente, así como el observador, por lo que la velocidad del avión no importa.

Analogía:
Puedes imaginar esto de la siguiente manera: te sientas en la parte delantera de un autobús y un pasajero en la parte de atrás quiere conducir un pequeño vehículo controlado por radio hacia ti. La velocidad del autobús es de 50 km / h (análoga a la velocidad supersónica del avión) y la velocidad máxima del juguete controlado por radio es de 30 km / h (análoga a la velocidad del sonido). Si intenta esto abriendo la puerta trasera y poniendo el juguete en el camino, no funcionará. Después de todo, la carretera se mueve a una velocidad de 50 km / h en relación con el autobús y el juguete. No importa qué tan rápido intente conducirlo, se retrasará rápidamente. Pero, si dirigiera el juguete por el pasillo (de forma análoga al sonido de los motores que se propagan a través de la estructura, el fuselaje y el aire de la cabina del avión), lo alcanzaría sin muchos problemas.

Experimento mental:
Si lo contrario fuera cierto y no pudieras escuchar el sonido del motor a través del metal en el interior de un avión que vuela más rápido que la velocidad del sonido, notaríamos algunos efectos extraños en los vuelos normales de pasajeros.

Después de todo. Si la propagación del sonido en un medio fue influenciada por el avance del medio, esto también debería ser cierto para la propagación del sonido a través de otros materiales dentro del avión. Uno de los materiales que comprende un avión es el aire de la cabina.

Un avión normal tiene una velocidad de crucero de aproximadamente 0,85 mach, bastante cerca de la velocidad del sonido. Si la propagación del sonido a través del aire de la cabina cambiara como resultado de volar tan rápido, constantemente escucharía efectos doppler dentro del avión. Todos los que se encuentren en la parte trasera desde su posición en la cabina tendrán una voz extremadamente grave y las personas frente a ustedes sonarán como ardillas. Si su avión fuera un Concorde a velocidad de crucero, el sonido de aquellos detrás de usted en la cabina no lo alcanzaría en absoluto porque el medio ahora vuela más rápido que la velocidad del sonido. Obviamente, estos efectos no ocurren, por lo que es seguro asumir que una física similarmente extraña tampoco se aplica al metal del avión.

¡Sí definitivamente!
Considere el avión como nuestro marco de referencia.
En relación con este marco, usted es estacionario. El sonido emanado por el avión todavía viaja a (aproximadamente) 330 m / s en relación con alguien sentado en el avión.

Sin embargo, si estuvieras en la tierra, o sentado en las nubes, ¡escucharías un estallido sónico porque el objeto que emite el sonido viaja a una velocidad mayor que la del sonido!

Todavía escuché mis motores cuando fui supersónico en un T-38. Fue sorprendentemente anticlimático. Sus instrumentos accionados por aire (altitud, velocidad del aire, velocidad vertical) simplemente saltan un poco; y luego el medidor de mach dice 1.1.

No escuché el boom que estaba haciendo detrás de mí.

Si. El movimiento es relativo. El avión es estacionario en relación con los motores y usted, y eso es lo que importa.

El sonido es una onda que atraviesa la materia al hacer vibrar moléculas o átomos adyacentes. El sonido no se propagará en el vacío.

Si estás detrás de la nariz del avión, no hay razón para creer que experimentarías el sonido como algo que no sea ordinario. Sin embargo, en el punto de choque del arco, la masa de aire propaga el sonido más lentamente de lo que la materia fluye más allá de ese punto, por lo que los sonidos producidos dentro del avión no pueden propagarse hacia adelante desde el avión.

Del mismo modo, piense en el cambio Doppler. Un tren que acelera hacia usted suena más agudo que uno que se aleja de usted, pero las personas en el tren no experimentan el tono de los sonidos que emiten.

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