Velocidade do Som por Temperatura (Mach)

Número de Mach com correção pela temperatura: Ma = v / v_som

O número de Mach é a razão entre a velocidade do objeto e a velocidade local do som: Ma = v / v_som. No ar, a velocidade do som depende da temperatura: v_som = √(γ·R·T/M) ≈ 331,3 + 0,6·T(°C) m/s. A 20 °C, v_som ≈ 343 m/s, e Mach 1 ≈ 1.235 km/h. A −50 °C (estratosfera ~11 km, altitude de cruzeiro comercial), v_som ≈ 297 m/s e Mach 1 ≈ 1.070 km/h — por isso jatos em alta altitude atingem o mesmo Mach com velocidade verdadeira bem menor. Aviões comerciais cruzam em Mach 0,78–0,85 (regime transônico), o Lockheed SR-71 Blackbird chegou a Mach 3,2, e o X-15 atingiu Mach 6,7. Acima de Mach 1 forma-se um cone de choque, produzindo o estrondo sônico; voo acima de Mach 5 é chamado hipersônico.

Aplicações

Engenharia aeronáutica (projeto de aeronaves transônicas e supersônicas), propulsão a jato e foguetes, balística (projéteis supersônicos), estudo atmosférico (propagação do som em altitude) e design aerodinâmico de mísseis e veículos de reentrada.

Perguntas frequentes

Por que Mach 1 muda com a altitude? Porque a velocidade do som depende da temperatura, não da pressão. Ao subir na troposfera mais fria, v_som cai, e a mesma velocidade verdadeira corresponde a um Mach maior.

O que é o estrondo sônico? Acima de Mach 1 a aeronave comprime o ar num cone de choque que, ao chegar ao solo, é ouvido como um estrondo — por isso o voo supersônico sobre terra é restrito em muitos países.

A umidade afeta a velocidade do som? Levemente — ar úmido é menos denso que ar seco, elevando v_som em menos de 1 % em condições típicas. O fator dominante é a temperatura.