Onda de choque
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En la mecánica de fluidos, una parte de la mecánica, una onda de choque es una onda de presión fuerte que a través de explosiones u otros fenómenos produce diferencias de presión extremas. La onda de presión camina como onda de frente por el medio.
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[editar] Aparición y propiedades fundamentales de ondas de choque
En medios compresibles (gases), se extienden perturbaciones, como por ejemplo variaciones de presión en cuerpos sólidos movidos, a través del medio, como ondas de presión. Estas ondas se mueven por el medio a la velocidad del sonido. Si la perturbación en comparación a la velocidad del sonido se mueve lentamente, la onda de presión le permite que se distribuya nuevamente al medio para que pueda compensar la perturbación y así se comporta igual que un medio incompresible.
Pero si la perturbación se mueve más rápida que la causada por las ondas de presión, la materia del medio en las cercanías del origen de la perturbación no puede reaccionar lo suficiéntemente rapido para evadir a la perturbación. Los tamaños de condiciones (densidad, presión, temperatura, velocidad etc.) por eso nada más cambian casi momentaneamente para adaptarse a la perturbación. Así se producen ondas de perturbación delgadas con presión que aumenta, llamadas ondas de choque, que causan un acaloramiento brusco del material. Al último las ondas de choque decrecen a ondas de presión normales cuando su enegía es absorbida por el medio.
Fenómenos similares no se conocen solamente en la mecánica de fluidos. Por ejemplo: partículas, que en determinados medios como en el agua son acelerados por la velocidad de la luz (velocidad de fase) que ahí vale (en el agua solamente tiene 230.000 km/s), producen efectos choques. Eso es conocido como Radiación de Cherenkov. Hay dos tipos fundamentales de ondas de choque que en la física son equivalentes y solamente se distinguen en la elección del sistema de referencia:
- Ondas progresivas en medio parado: son producidas por perturbaciones súbitas en un medio, como a través de una explosión o un proyectil. Se mueven a velocidad supersónica.
- Ondas paradas en medio fluido: son producidas por materia continuamente expulsada de un origen como por ejemplo el viento del sol o los gases tractivos del propulsor de cohetes. Esas ondas pueden alcanzar un estado de equilibrio en el cual limitan la expulsión del viento.
[editar] Ejemplos
[editar] Ondas de choque progresivas
- Explosiones, como por ejemplo de bombas que con sus ondas pueden mover objetos y destruirlos. Para esas ondas de detonación existen modelos matemáticos empíricos y teoréticos exactos.
- Los aviones supersónicos provocan ondas de choque al volar por encima de régimen transónico (M > 0,8) pues aparecen zonas donde el aire supera la velocidad del sonido localmente, por ejemplo sobre el perfil del ala, aunque el propio avión no viaje a M > 1.
- Meteoritos que entran en la atmósfera producen ondas de choque. El aumento de temperatura producido por la onda de choque es la responsable de que se vean los meteoros.
- En los alrededores del canal del relámpago hay un aire muy caliente que, con ondas de choque, produce el trueno en tormentas. Es decir que es como una explosión a lo largo del canal del relámpago. Debido a las fluctuaciones irregulares que influyen el camino de las ondas, no solo se oye un golpe sino una serie de más o menos golpes fuertes en una distancia lejana.
- En el medio interestelar las ondas de choque pueden ser provocadas por Supernovas o por nubes de gas y de polvo al ser atravesadas por cuerpos en movimiento (Bow Shock, en inglés). Se pueden observar gracias a los Rayos X.
[editar] Ondas de choque estáticas
- Los límites de la Magnetosfera de la Tierra son señalados como ondas de choque. En esa frontera las partículas del viento solar son frenadas abruptamente. Como la velocidad media de esas partículas es relativamente más grande que la velocidad del sonido en este medio se producen ondas de choque.
- En ~ 50-100 UA el viento solar se frena a través del medio interestelar. En el límite de la heliopausa puede aparecer una onda de choque.
- En los propulsores de los cohetes pueden aparecer ondas de choque si han sido mal diseñados. Esas ondas pueden causar la destrucción del cohete, por lo que deben ser amortiguadas.
[editar] Uso en la medicina
En medicina se usan ondas de choque para destrozar cálculos renales (ver litroticia). La terapia extracoporal con ondas de choque también se usa cuando hay que curar fracturas que no sanan de otra manera y en la fisioterapia.
[editar] Véase también
[editar] Enlaces externos
- www.wissenschaft.de: ondas de choque en cadena
- informaciones sobre la terapía extracorporal de ondas de choque