Como deve ser do conhecimento geral, a velocidade do som depende da elasticidade do ar, isto é, quanto mais elástico for o ar, maior será a propagação do som através dele. A elasticidade do ar varia com a temperatura, pois quanto mais alta for a temperatura, maior será a elasticidade desse ar. Sendo assim, podemos concluir que o som se propaga mais rapidamente numa atmosfera aquecida.

A velocidade do som, próximo à superfície da terra e numa temperatura normal, é de cerca de 1.216km/h (337m/s), mas, a uma altura de 8.000m, onde a temperatura é muito baixa, o som se propaga à velocidade de 1.056km/h. As velocidades que se aproximam às do som são denominadas transônicas.

As velocidades transônicas, determinadas ao nível do mar, se acham compreendidas entre 992km/h a 1.280km/h. Este limite, compreendido entre as duas velocidades, vem constituir as demarcações da chamada barreira transônica. Dentro desse limite, encontramos a velocidade do som, nas condições normais de temperatura e ao nível do mar, como sendo da ordem de 1.216km/h. As velocidades inferiores a 1.216km/h, ao nível do mar, são consideradas subsônicas. Por outro lado, as velocidades superiores a 1.216km/h, também ao nível do mar, são consideradas supersônicas.

Após ter essa compreensão da velocidade do som, muitas pessoas se perguntam por que se ouve um grande estrondo, como um trovão, quando um avião quebra a barreira do som. Agora é preciso entender um pouco mais sobre o ar atmosférico e as ondas de choque.

No ar atmosférico, que é considerado um fluido de natureza incompressível, qualquer variação de pressão é instantaneamente transmitida a todas as partes desse fluido. Se considerarmos um avião voando a uma velocidade de 300km/h, a diferença de pressão, determinada quando o ar passa sobre a superfície do avião, é imediatamente transmitida a uma distância infinita à frente dele, de tal maneira que esse ar fica mais ou menos “preparado” para receber o avião que se aproxima, ou seja, é como se o ar fosse “abrindo caminho” para o avião passar. Essa transmissão de variação de pressão é feita numa velocidade de 1.216km/h, ou seja, na velocidade da propagação do som ao nível do mar.

Agora é importante lembrar que quando um corpo se desloca no ar atmosférico a elevadas velocidades, ele (o ar) deixa de ser um fluido incompressível para se tornar um fluido compressível. Portanto, se um avião estiver voando com a velocidade do som, é óbvio que se torna impossível a propagação dessa diferença de pressão, e com isso o ar, situado à frente do avião, não consegue mais se “preparar” a tempo para receber a aeronave que vai passar.

Um exemplo simples, apenas para didaticamente ilustrar isso, é pensar num jogo de boliche. Imagine que se cada vez que você jogasse a bola de boliche contra os pinos, a uma velocidade de 20km/h, cada pino pudesse a 30km/h, sair da frente da bola e abrir caminho para ela passar. Agora, você com “raiva”, joga a bola com mais força e ela ganha uma velocidade de 50km/h e os pinos então, não conseguem mais sair da frente da bola e preparar o caminho para a passagem dela, pois eles só andam a 30km/h e a bola está a 50km/h, então é nessa hora que acontece o strike e você ouve o barulho.

Em conseqüência disso, continuando no caso do avião, iremos registrar a formação da chamada onda de choque, devido à rápida deflexão do ar, causada pela rápida aproximação do avião.

Outro exemplo puramente ilustrativo: se uma canoa desliza suavemente sobre a superfície plácida de um lago, notar-se-á que nenhuma onda irá se formar. Mas, se for empregado qualquer meio (motor, remo, etc.) para aumentar sua velocidade de deslocamento, observar-se-á a produção imediata de ondas, que se originam na proa dessa canoa. No primeiro caso, a velocidade da canoa, por ser baixa, permitia que a água se abrisse em duas correntes, dando passagem ao seu casco; mas, no segundo, devido à velocidade de deslocamento da canoa, não houve tempo para que a água se abrisse suavemente para lhe dar passagem. No caso do vôo dos aviões a formação das ondas de choque tem outra explicação, mas muito semelhante a esse exemplo da canoa.

Quando o avião estiver voando à velocidade do som, podemos considerar o seguinte:

O Ar no início do seu deslocamento sobre a superfície da asa do avião, tem sua velocidade aumentada para um valor superior ao próprio deslocamento do avião. Sendo assim, como o avião está se deslocando com a velocidade do som, esse ar se movimentará sobre o início do bordo de ataque da asa do avião, numa velocidade superior a do som, ou seja, supersônica.

Com o aumento da velocidade na corrente de ar, registraremos uma pressão com valor bem inferior à pressão atmosférica, nessa região inicial do bordo de ataque.

Sabendo que a pressão no bordo de fuga da asa, tem que ser igual à pressão atmosférica, estabelecemos, então, uma superfície de descontinuidade: a) na região frontal, à altura do bordo de ataque, a massa de ar tem grande velocidade e baixa pressão; b) na região posterior, à altura do bordo de fuga, a massa de ar deve ter uma pressão maior e por conseguinte, deve ter sua velocidade reduzida.

Assim, podemos ver que a massa de ar que flui sobre a superfície da asa, deve sofrer uma rápida transição, durante a qual a pressão é aumentada e sua velocidade é diminuída. Essa transição se processa numa distância limitada em 0,0012” (polegada). Como essa distância é muito pequena, podemos concluir que essa transição de velocidade e pressão se processa violentamente e é nesse ponto onde se processa essa transição que se registra a chamada onda de choque.

A velocidade do ar, imediatamente à frente da onda de choque, é sempre supersônica, ao passo que sua velocidade imediatamente após a onda de choque é sempre subsônica. O ruído semelhante a uma explosão é causado pela onda de choque produzida pela elevada velocidade do avião, que provoca um rápido aumento de pressão no ar atmosférico.

Bibliografia: NOGUEIRA, Haroldo J. P. – Avião, Vôo e Pilotagem.