¿Cómo sería un “boom sónico” si ocurriera bajo el agua? ¿Qué pasaría si un hipotético torpedo súper rápido viajara dentro del agua?

Answer 1

Sí, habrá un boom sónico si un objeto viaja a través del agua a una velocidad mayor que la del sonido en el agua. Aunque el agua es relativamente incompresible en comparación con el aire, transmite ondas de sonido y, por lo tanto, tendrá un auge sónico en forma de cono emitido desde el borde delantero de cualquier objeto que se esté moviendo a través del agua a mayor velocidad que la velocidad del sonido. A 20 C y 1 atm de presión, la velocidad del sonido en el aire es de 768 MPH o 1236 km / h, mientras que la velocidad del sonido en el agua es de 3316 MPH o 5336 km / h, por lo que es casi 4.5 veces más rápida que en el aire. El hecho de que el agua sea relativamente incompresible no impide que se produzca un boom sónico. Aquí hay una imagen de Wikipedia que explica cómo funcionan los auges sónicos:

Una diferencia entre un objeto que se mueve a través del aire y el movimiento a través del agua es que cuando se supera la velocidad del sonido en el agua, habrá supercavitación ; habrá una región detrás de la nariz del objeto donde la presión del agua está por debajo de la presión de vapor que causa Una burbuja de vapor de presión para formarse detrás del objeto. Esto puede disminuir en gran medida la fricción de la piel del objeto, ya que solo la nariz del objeto estará en contacto con el agua.

Otro tipo de “boom sónico” en el agua (en lugar de en el agua) es la estela en forma de V (onda de agua superficial) que producen los barcos en movimiento “rápido”. Estas estelas aparecen cuando el barco viaja más rápido que la velocidad de las ondas de agua superficiales. Esta velocidad de onda de agua superficial es de aproximadamente 3 MPH o 4.5 km por hora, por lo que la mayoría de los barcos propulsados ​​la superan. En las zonas de no despertar de los puertos, se requiere que los barcos se muevan a menos de esta velocidad para que no se produzca estela y, por lo tanto, no se produzca una onda sónica.

Answer 2

En realidad, como resultado, ¡el “boom sónico” es posible incluso en sólidos! Hay un artículo reciente en “Science” donde los autores muestran experimentalmente que, bajo ciertas condiciones, el deslizamiento entre dos bloques de granito puede propagarse con velocidad supersónica, creando un “boom sísico sísmico”: una onda de choque cónica. El efecto es responsable de cierto tipo de terremotos. Enlace al artículo: De las rupturas de Sub-Rayleigh a Supershear durante experimentos de deslizamiento en rocas de la corteza.

Answer 3

Sí, pero cerca de la superficie es un escenario de gran diferencia que se encuentra muy por debajo del límite entre el aire y el agua. El agua no se comprime mucho (de lo contrario no habría ondas longitudinales), pero la columna de agua sobre el explosivo actúa como un manantial. Así es como conseguimos la “presión del agua” y las curvas y demás. Existe el fenómeno de la cavitación que se puede visualizar cuando los gases están involucrados en el agua cuando se usa un explosivo para crear el choque. Sigue un ciclo de expandir, comprimir, expandir, comprimir). Puedes verlo en este asombroso video de los 50 que usa solo un cable de detonación, a un nivel no demasiado profundo, cerca del comienzo. entonces. Al final, se exploran algunas condiciones de contorno, poniendo muros en él. Hay una onda de choque, al menos en las profundidades superficiales, y en la superficie es fácil de visualizar.

Éste añade el sonido (ralentizado) y la cavitación.

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Answer 4

Sí. Solo consigue un trozo de cable de detonación y dispáralo bajo el agua. De hecho detonó virtualmente cualquier explosivo y obtendrás esto. Aquí hay una foto. Azul: explosivo. Verde: agua o sólido. Velocidad del sonido del agua 1.7 km / s. Conducción detonación de la velocidad de la ola 4-8 km / s.
(La imagen es de mi blog @Ciencia científica: Educación de detonación # 1)

Answer 5

No habría un boom sónico en el agua. Un boom sónico ocurre en el aire porque la aeronave comprime el aire en frente de él. A aproximadamente 700 mph, el aire comprimido forma una onda de choque que es la fuente de la pluma.
El agua (para todos los efectos y propósitos) no es compresible, por lo que no se puede formar una onda de choque.
estampido supersónico

Los objetos que se mueven rápidamente bajo el agua causan otro fenómeno llamado cavitación.
Esto ocurre cuando el objeto se mueve tan rápido que el agua no puede fluir hacia el espacio detrás del objeto, por lo que se crean burbujas de vacío.

Answer 6

Como la mayoría de las cosas técnicas en estos días, los chinos están liderando el camino. Vea The Next Big Thing: lanzamiento del submarino supersónico -Telegraph

Answer 7

Teniendo en cuenta la energía requerida para propulsar un misil a alta velocidad bajo el agua, hacer que un objeto viaje tan rápido va a ser problemático. Los torpedos de alta velocidad que viajan a aproximadamente 250 mph utilizan una nariz relativamente pequeña, aproximadamente cónica, que crea una burbuja de cavitación que abarca todo el torpedo. Así que la mayoría del dispositivo está volando a través de una mezcla de gases. El control direccional se puede lograr utilizando paletas que sobresalgan en el agua, pero la carga sobre ellas es un poco excesiva. La adquisición de objetivos va a ser un poco elegante.

Entonces, si estuvieras arriba, mirando misiles impulsados ​​por cohetes que viajan a través del agua por encima de la velocidad del sonido en el agua a unos pocos metros por debajo de la superficie, supongo que verías una burbuja de gas, seguida por los gases de salida del motor. Espero que la onda de choque sea claramente visible a partir de la extensa cavitación que aparece detrás de ella, y esto se extenderá a cada lado. También esperaría ver alguna perturbación en la superficie donde la onda de choque se cruzó con la superficie y luego buscaría una estela de criaturas del mar muerto donde la onda de choque las había atrapado.

Mucho más fácil de hacer un lanzamiento submarino, salir del agua como Polaris, hacer la adquisición del objetivo durante la fase de carga, volar a la altura de la ola por un largo camino a velocidades muy por encima de la velocidad del sonido y dar a los blancos segundos para responder . Asqueroso.