Número Mach

Número Mach (M), conhecido no uso coloquial como mach (se pronuncie /ˈmɑːx/ ou /ˈmɑːk/), é uma medida de velocidade relativa que se define como o cociente entre a velocidade de um objecto e a velocidade do som no médio em que se move dito objecto. Dita relação pode expressar segundo a equação

M= \frac {V} {V_s}

É um número adimensional tipicamente usado para descrever a velocidade dos aviões. Mach 1 equivale à velocidade do som, Mach 2 é duas vezes a velocidade do som, etc.
Este número foi proposto pelo físico e filósofo austríaco Ernst Mach (1838-1916), um dos maiores teóricos da física dos séculos XIX-XX, como uma maneira singela de expressar a velocidade de um objecto com respeito à velocidade do som.
A utilidade do número de mach reside em que permite expressar a velocidade de um objecto não de forma absoluta em km/h ou m/s, senão tomando como referência a velocidade do som, algo interessante desde o momento em que a velocidade do som muda dependendo das condições da atmosfera. Por exemplo, quanto maior seja a altura sobre o nível do mar ou menor a temperatura da atmosfera, menor é a velocidade do som. Desta maneira, não é necessário saber a velocidade do som para saber se um avião que voa a uma velocidade dada a superou: basta com saber seu número de mach.
Normalmente, as velocidades de voo classificam-se segundo seu número de Mach em:
  • Subsónico M < 0,7
  • Transónico 0,7 < M < 1,2
  • Supersónico 1,2 < M < 5
  • Hipersónico M > 5
Desde o ponto de vista da mecânica de fluídos, a importância do número de Mach reside em que compara a velocidade do móvel com a velocidade do som, a qual coincide com a velocidade máxima das perturbaciones mecânicas no fluído.

Generalidades

O número Mach usa-se comummente com objectos movendo-se a alta velocidade em um fluído, e no estudo de fluídos fluindo rapidamente dentro de toberasdifusores ou túneis de vento. A uma temperatura de 15º Celsius, Mach 1 tanto faz a 340,3 m·s−1 (1.225 km·h−1) na atmosfera. O número Mach não é uma constante; depende da temperatura. Portanto, na estratosfera não varia notavelmente com a altura, inclusive quando a pressão do ar muda com a mesma.
Este número é muito utilizado em aeronáutica para comparar o comportamento dos fluídos ao redor de uma aeronave em diferentes condições. Isto é possível graças a que o comportamento de um fluído no meio de um objecto tanto faz sempre que seu número de Mach seja o mesmo. Portanto, uma aeronave viajando a Mach 1 experimentará a mesmas ondas de choque, independentemente de que se encontre ao nível do mar (340,3 m·s−1, 1.225,08 km/h) ou a 11.000 metros de altitude]] (295 m·s−1), inclusive quando no segundo caso sua velocidade é tão só um 86% da do primeiro caso.
A classificação dos regimes incluindo o regime hipersónico não é caprichosa: para M muito elevados (a fronteira técnica depende da forma do móvel, em general M>5), as ondas de choque são de tal magnitude que o ar se disocia depois delas, e deixa de ser ar, com as propriedades que neste se aceitam, para converter em uma mistura de gases disociada, com capas electricamente carregadas ainda que neutra em seu conjunto, que deixa de se comportar como o fazia o ar.
Demonstra-se que o número Mach é também o cociente das forças inerciales (também referindo às forças aerodinâmicas) e as forças elásticas.

Fonte:Wikipédia

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