Mach 1: La Velocità del Suono

Mach 1 è un'unità di misura adimensionale della velocità, definita come la velocità del suono nell'aria circostante. È cruciale nella dinamica dei fluidi e nell'aerodinamica.

Definizione:

Mach 1 corrisponde esattamente alla velocità alla quale le onde sonore si propagano attraverso un mezzo (tipicamente aria). Questa velocità non è costante ma varia a seconda della temperatura e della densità del mezzo.

Calcolo:

La velocità del suono in aria secca a 20°C (68°F) è approssimativamente 343 metri al secondo (1.235 km/h; 767 mph; 667 kn). Tuttavia, questo valore cambia significativamente con la temperatura. La formula per calcolare approssimativamente la velocità del suono in aria secca è:

v = √(γ * R * T)

Dove:

• v è la velocità del suono
• γ (gamma) è l'indice adiabatico (circa 1.4 per l'aria)
• R è la costante specifica del gas (circa 287 J/(kg·K) per l'aria)
• T è la temperatura assoluta in Kelvin

Significato in Aerodinamica:

In aerodinamica, Mach 1 è un punto di riferimento importante. Il flusso d'aria attorno a un oggetto può essere classificato in base al suo numero di Mach:

• Subsonico: Mach < 1 (la velocità è inferiore alla velocità del suono)
• Transonico: Mach ≈ 1 (la velocità è vicina alla velocità del suono, con zone di flusso sia subsoniche che supersoniche) - questo regime è particolarmente complesso e presenta onde d'urto.
• Supersonico: Mach > 1 (la velocità è superiore alla velocità del suono)
• Ipersonico: Mach >> 1 (generalmente Mach 5 o superiore; la velocità è molto più alta della velocità del suono).

Il passaggio da subsonico a supersonico (e viceversa) provoca cambiamenti significativi nel comportamento del flusso d'aria, inclusa la formazione di onde d'urto, che possono causare un aumento della resistenza e problemi di stabilità.

Oltre Mach 1:

Il raggiungimento di Mach 1 è stato una pietra miliare nell'aviazione. I primi aerei a superare la barriera del suono hanno affrontato sfide ingegneristiche significative a causa degli effetti delle onde d'urto. Superare Mach 1 richiede una notevole potenza del motore e un design aerodinamico specifico. La velocità è correlata alla velocità angolare in condizioni diverse.