Boom sonico
Il boom sonico (chiamato anche bang supersonico) è il suono prodotto dall'onda d'urto generata da un oggetto (ad esempio un aereo) quando esso si muove in un fluido con velocità superiore alla velocità del suono.
È bene notare che, al contrario della velocità della luce, la velocità del suono non è una costante ma dipende dalle condizioni del mezzo in cui il suono si propaga. Per un gas perfetto e caloricamente perfetto (come l'aria, sotto alcune condizioni) la velocità del suono dipende soltanto dalla temperatura del gas, secondo la relazione dove γ è il rapporto dei calori specifici del gas, r è la costante dei gas calcolata per il gas specifico, e T è la temperatura assoluta. Per esempio, a 15°C nell'aria il suono viaggia (prendendo γ=1.4) a circa 340 m/s, nell'acqua a circa 648 m/s, mentre nel ferro la sua velocità di propagazione è di 5200 m/s.
Esempi di boom sonico si hanno quando un aeroplano vola a velocità superiore a quella del suono in aria ma anche quando si fa schioccare una frusta. Il suono è in questo caso prodotto dall'estremità della frusta che supera la barriera del suono. Un fenomeno simile si verifica anche quando si battono le mani, l'aria è fortemente compressa tra i due palmi, e da qui il forte suono che ne deriva.
Percezione e rumore
La percezione del suono di un bang sonico dipende molto dalla distanza tra l'osservatore e il velivolo che viaggia a velocità supersonica. Quando il velivolo è molto distante, gli osservatori riferiscono di udire solitamente un doppio suono profondo, come quello di esplosioni lontane. La doppia percezione è legata alla capacità di distinguere tra l'onda d'urto di prua e quella generata dalla coda del velivolo. [1] AL contrario, coloro i quali assistono da vicino agli atterraggi dello space shuttle, definiscono il suono in questo caso come più secco e simile ad uno schiocco ("crack") ovvero più paragonabile al suono dei fuochi d'artificio.
Nel 1964, la NASA e la agenzia federale statunitense per l'aviazione civile, la FAA - Federal Aviation Administration, misero in atto il progetto "Oklahoma City sonic boom tests". Questo esperimento consisteva nel generare otto boom sonici al giorno per un periodo di sei mesi. Furono raccolti dati interessanti dall'esperimento, ma 15000 mozioni di protesta sfociarono in una class action contro il governo USA, che uscì perdente anche in appello nel 1969.
La NASA continua ad effettuare studi mirati a ridurre l'intensità dei bang sonici. Nel programma del 2004 denominato "Shaped Sonic Boom Demonstration project", un team composto da tecnici NASA del Langley Research Center e del Dryden Flight Research Center insieme alla ditta aeronautica Northrop Grumman, hanno portato avanti sperimentazioni presso la Edwards AFB sui profili aerodinamici di un F5-E[1] per esplorare i margini di diminuzione del fenomeno, nell'ottica di poter rendere possibile agli aerei di nuova generazione il volo supersonico anche su aree abitate.
Nell'ottobre 2005, Israele utilizzò degli aerei F-16 per creare dei boom sonici sulla striscia di Gaza [2] come metodo di guerra psicologica. La pratica fu condannata dalle Nazioni Unite. Una fonte dell'intelligence israeliana riportò che la tattica fu adottata per contrastare il supporto da parte della popolazione civile ai gruppi armati Palestinesi, specialmente quelli che lanciavano i razzi Qassam verso i centri abitati israeliani[3]. Nello stesso articolo veniva riportato il controverso rapporto di uno psichiatra palestinese che denunciava come i boom sonici avessero prodotto seri effetti sulla salute dei bambini di Gaza, inducendo ansietà, panico, diminuzione della concentrazione e del rendimento scolastico, oltre ad un aumento degli aborti spontanei. Il rapporto è stato contestato dalla parte opposta ed accusato di assenza di credibilità scientifica e riscontri clinici[3].
La frusta
Lo schiocco prodotto da una frusta quando viene usata correttamente, in realtà è un bang sonico. L'estremità della frusta, si muove ad una velocità superiore a quella del suono e crea il rumore carratteristico[4]. La frusta è stata quindi la prima invenzione dell'uomo in grado di abbattere il muro del suono.
Le fruste sono realizzate con una struttura che si affina partendo dalla impugnatura fino all'estremità. La punta ha molto meno massa dell'impugnatura, di conseguenza, quando la frusta è fatta schioccare correttamente, l'energia si trasferisce dall'impugnatura all'estremità. La formula per l'energia cinetica , ci spiega che la velocità della frusta aumenta via via che diminuisce la massa, fino ad arrivare a superare la velocità del suono, creando il caratteristico bang sonico.
Voci correlate
Bibliografia
- ^ a b (ingl.) Gray Creech, Fixing What Yeager Broke: Reducing Sonic Booms, su nasa.gov, NASA's Dryden Flight Research Center, Data pubblicazione 28-01-2004. URL consultato il 21-05-2007. Lingua sconosciuta: ingl. (aiuto)
- ^ (ingl.) Chris McGreal, Palestinians hit by sonic boom air raids, in special report Israel and the middle east, Guardian Unlimited, Data pubblicazione 03-11-2005. URL consultato il 20-05-2007. Lingua sconosciuta: ingl. (aiuto)
- ^ a b (ingl.) Phyllis Chesler, False Diagnosis, su frontpagemag.com, Frontpagemag.com., Data pubblicazione 18-11-2005. URL consultato il 20-05-2007. Lingua sconosciuta: ingl. (aiuto)
- ^ (ingl.) Mike May, Crackin' Good Mathematics, in American Scientist, Sigma Xi, The Scientific Research Society, Data pubblicazione 28-01-2004. URL consultato il 21-05-2007. Lingua sconosciuta: ingl. (aiuto)